打破太阳系枷锁:霍尔推进器!

2020年03月01日

离子发动机、光子发动机、霍尔推进器……莫急,咱们先给这些充满科幻色彩的概念划一条边界。截止今天为止,人类所有的火箭发动机,都是依靠向外扔东西产生的反作用力获取动力,学术点说就是动量守恒定律。现有的物理理论,对引力空间的认识水平和神棍差不多,完全不存在动量守恒之外的发动机原理。因此在很长一段时间内,发动机还得靠扔东西产生动力,扔得越快,动力越大。非常抱歉,混了这么多年还是牛顿第三定律。所以,但凡想上天的发动机,都是围绕“如何更快地扔燃料”而设计的。比如飞机发动机,为了扔得更快,就拼命倒燃料,燃烧需要空气,于是就在发动机里装了一台抽风机。但是空气的含氧量只有20%,就算抽风机把空气压缩成液体塞到燃烧室里,其实也没多少氧气,所以燃料喷射速度并不快,只有每秒几百米,这对火箭来说简直就是塞牙缝。火箭发动机自带纯氧,燃烧当然更充分,燃料喷射速度能达到2-5km/s。可惜这么多年过去了,最好的燃料依然还是液氢液氧,想要更快,就得用炸药了。炸药的爆炸速度一般是7km/s,不过用炸药当燃料,一般人可吃不消。总的来说,如果不考虑尚未实用的全氮阴离子盐,这大概就是化学燃料的极限了。说得有点抽象,本僧来秀一把硬核计算。假设把20吨货送到近地轨道,不考虑空气阻力、势能和火箭干重……

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