电力推进系统利用太阳能电池板产生的电力产生推力

当今的系统

一旦船舶脱离地球引力，在比较任何推进系统时需要考虑三个重要方面：

• 推力——系统可以使船舶加速的速度有多快

• 质量效率——对于给定量的燃料，系统可以产生多少推力

• 能量密度——一定量的燃料可以产生多少能量

如今，最常见的推进系统是化学推进（即常规燃料火箭）和太阳能电力推进系统。

化学推进系统提供很大的推力，但化学火箭的效率不是特别高，而且火箭燃料的能量密度也不是那么高。将宇航员送上月球的土星五号火箭在升空时产生了3500 万牛顿的力并携带了 950,000 加仑的燃料。虽然大部分燃料用于将火箭送入轨道，但其局限性是显而易见的：需要大量重燃料才能到达任何地方。

电力推进系统利用太阳能电池板产生的电力产生推力。最常见的方法是使用电场来加速离子，例如在霍尔推进器中。这些设备通常用于为卫星提供动力，其质量效率比化学系统高五倍以上。但它们产生的推力要小得多——大约三牛顿，或者只足以在大约两个半小时内将汽车从 0 英里每小时加速到 60 英里每小时。能源——太阳——本质上是无限的，但飞船距离太阳越远，其用处就越小。

核动力火箭前景广阔的原因之一是它们提供了令人难以置信的能量密度。核反应堆中使用的铀燃料的能量密度比肼（一种典型的化学火箭推进剂）高400万倍。将少量铀运送到太空比运送数十万加仑燃料要容易得多。

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