[其他]离子推进器、卫星和空间探测器

说明书

离子推进器、卫星和空间探测器。本实用新型涉及离子推进器，离子推进器包括：舱室；容器，容器包括容纳在舱室中的固体推进剂，并且包括设置有孔的导电护套；用于在舱室中形成离子‑电子等离子体的装置，该装置能够使容器中的固体推进剂升华，然后在舱室中从通过孔来自容器的升华的推进剂生成等离子体；用于提取和加速来自舱室的等离子体中的离子和电子的装置，该装置包括在舱室的一个端部处的至少两个格栅；射频AC电压源，该射频AC电压源用于生成包括在离子的等离子体频率到电子的等离子体频率之间的射频信号，该源与电容器串联设置并且通过其一个输出端并经由该电容器(53)连接至一个格栅，并且另一格栅连接至所述电压源的另一输出端。

技术领域

本实用新型涉及一种包括集成固体推进剂的等离子体推进器。

本实用新型更精确地涉及一种包括集成固体推进剂的带格栅离子推进器。

本实用新型可以应用于卫星或空间探测器。

更具体地说，本实用新型可以应用于小型卫星。典型地讲，本实用新型将具有用于重量在6kg到100kg之间(可选地能够达到500kg的范围)的卫星的应用。一个特别有趣的应用案例涉及其中基础模块(U)的重量小于1kg并且尺寸为10cm*10cm *10cm的“CubeSat”。根据本实用新型的等离子体推进器具体可以被集成到模块1U 或半模块(1/2U)中，并且按2(2U)、3(3U)、6(6U)、12(12U)或更多的若干模块的堆叠来使用。

背景技术

已经提出了固体推进剂等离子体推进器。

根据它们是否实施等离子体舱室(chamber)，可以将它们分成两类。

在Keidar等人的文章Electric propulsion for small satellites,PlasmaPhys.Control. Fusion,57(2015)(D1)中，描述了用于由固体推进剂产生等离子体的各种技术，全部基于固体推进剂的烧蚀。固体推进剂在没有等离子体舱室的情况下直接送到外部空间，即，用于卫星或空间探测器的空间。

根据第一种技术，将Teflon(固体推进剂)设置在阳极和阴极之间，在阳极和阴极之间进行放电。这种放电导致Teflon的烧蚀，其电离和加速主要以电磁方式，以直接在外部空间中产生离子束。

根据第二种技术，使用激光束来执行固体推进剂的烧蚀和电离，例如，PVC或离子的加速通常以电磁方式进行。

根据第三种技术，将绝缘体设置在阳极与阴极之间，全部处于真空中。将阴极金属用作烧蚀材料以产生离子。以电磁方式执行加速。

本文档中描述的技术使得可以获取相对紧凑的推进器。实际上，固体推进剂被烧蚀、电离并且离子被加速，以确保一体化装置的推进。

然而，结果是没有对固体推进剂的升华、等离子体的升华以及离子束的升华进行单独控制。

具体来说，由于不存在用于控制由固体推进剂的烧蚀而引起的等离子体的密度以及离子的速度的单独装置的事实，因而离子束或多或少地受到控制。从而，无法分别控制推进器的推力和特定脉冲。

当实施等离子体舱室时，通常不存在这种缺点。

Polzin等人在美国航天航空学会(American Institute of Aeronautics andAstronautics)的文章“Iodine Hall Thruster Propellant Feed System for aCubeSat”(D2) 提出了一种用于在霍尔效应下运行的推进器的固体推进剂进料系统。

该进料系统可以被用于实现等离子体舱室的任何推进器。