VASIMR中螺旋波等離子體源設計

李 波 王一白 張普卓

(北京航空航天大學 宇航學院，北京 100191)

王守國

(中國科學院微電子研究所，北京 100029)

VASIMR中螺旋波等離子體源設計

李 波 王一白 張普卓

(北京航空航天大學 宇航學院，北京 100191)

王守國

(中國科學院微電子研究所，北京 100029)

螺旋波等離子體具有密度高，可控性強且無電極等優點，被應用于可變比沖磁等離子體火箭(VASIMR，Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)中.設計了一個螺旋波等離子體源，并給出了其中2個關鍵部分——磁場線圈和螺旋波天線的設計.對螺旋波等離子體源進行了初步實驗，結果表明，電子密度隨射頻輸入功率的增加幾乎呈線性上升，估計電子密度的量級在通入工質后完全可達1011cm－3.

可變比沖磁等離子體火箭;螺旋波等離子體;磁場線圈;螺旋波天線

可變比沖磁等離子體火箭VASIMR(Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)的功率大，推力大，比沖高，并且比沖在恒定功率下是可調節的，因此它非常適合用于載人火星探測和其他深空探測等任務中.目前，VASIMR包括3個相連的線性磁單元［1］，其中，前單元控制氣體推進劑的噴射和離子化，稱其為螺旋波等離子體源.

螺旋波等離子體是一種高密度的低溫低氣壓等離子體，其密度在0.1 Pa的低氣壓下可達1013cm－3量級，這是迄今采用人工方法在低氣壓下所能獲得的最大等離子體密度，并且其電離效率可達100%［2］.NASA研制的 VASIMR發展至今，其螺旋波等離子體源的射頻加載功率已從最初的3 kW增加到200 kW，并且磁場場型和天線形式也經過了不斷的改進與完善，在此期間，參考文獻［3－5］對VASIMR的螺旋波等離子體源……