[发明专利]同轴螺杆供料真空电弧推进器

说明书

一种真空电弧推进器装置，具有设置在同心绝缘体管内的阴极杆，和位于绝缘体管的远端边缘处通过绝缘体管与阴极杆分开的阳极电极。受控的供料机构使阴极以螺旋运动朝向远端出口平面移动，阴极在其向前移动时旋转。阴极杆固定在无头螺杆段的中心，该无头螺杆段在装置的圆柱形壁的内表面上的螺纹内旋转。由于侵蚀速率集中在出口平面处，螺旋作用路径使阴极环境周围能够均匀侵蚀并且使阴极能够与径向侵蚀速率相匹配的直线运动。供料速率和推力与可由脉冲频率调节的输入功率成比例。

技术领域

本发明涉及提供特别是用于卫星的轨迹校正的低推力火箭推进力的真空电弧推进器的领域。

背景技术

真空电弧推进器(VAT)是小型低功率电的火箭推进装置，其为空间飞行器提供推力能力。重要用途包括：用于纳米卫星的主要推进力，纳米卫星通常定义为质量小于10千克的那些纳米卫星，以及用于较大空间飞行器的精细姿态控制、轨道形成维护和阻力补偿。典型的VAT包括阳极、绝缘体和阴极。VAT的工作方式类似于火花塞，其具有从阳极到阴极产生的电弧。焦耳加热和离子轰击加热的组合维持发射电子和蒸发阴极材料所需的温度。电弧和阴极之间的这种相互作用导致阴极材料以高速从其表面被喷射。这产生了一种高效、低功率和紧凑的推进装置。因此阴极起到固体推进剂的作用并在操作过程中被消耗。低压电源(有利地是感应电源)提供从阴极点发出的电弧的产生。在该阴极点中，阴极材料通过强压力梯度被蒸发、电离并被加速为等离子体。这种具有其电源的VAT的一个例子示出在授予J.Schein等人的“Vacuum Arc Plasma Thrusters with Inductive Energy StorageDriver(具有感应能量存储驱动器的真空电弧等离子体推进器)”的US6,818,853中。然而，由于阴极随时间的侵蚀，该过程最终被中断。因此，传统VAT的使用寿命受到限制，并且其作为空间飞行器推进器的应用因此受到限制。

作为用于改进VAT使用寿命的一种解决方案，在授予M.Keidar等人的“Micro-Cathode Thruster and a Method of Increasing Thrust Output for a Micro-CathodeThruster(微阴极推进器和用于增加微阴极推进器的推力输出的方法)”的US8,875,485中已经描述了磁性增强的微阴极推进器(MCT)。然而，为了使MCT有效地工作，它需要0.1-0.3T级的强磁场，并且这样的高磁场不仅涉及显著的质量和体积增加，而且还可能干扰车载磁传感器，并引起显著的磁扭矩干扰。这两种效应都会影响小型和紧凑型空间飞行器，例如纳米卫星尤其不利。另外，MCT供料机构基于将阴极推靠表面的压缩弹簧，并且完全取决于阴极侵蚀轮廓。阴极的直线前进与混乱或随机建立的侵蚀轮廓之间的不受控制的耦合可能导致供料机构堵塞。

因此，需要一种具有长使用寿命的可靠的非磁性的轻质的VAT，以克服现有技术的VAT的一些缺点。

本部分和说明书的其它部分中提到的每个出版物的公开内容均通过引用以其整体并入本文。

发明内容