足球现场比分 尖刺磁流体推进器可以移动卫星

磁流体主
铁磁流体主
铁磁流体是一种在磁场中变成尖峰的磁性液体。添加一个电动 场和每个针状尖峰发射离子射流,这可以解决微推进问题 对于太空中的纳米卫星。
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小型卫星一旦发射到近地轨道,就需要推进力。电喷雾 使用尖尖的针状流体喷射来推动航天器。 

布兰登·杰克逊,足球比赛结果机械工程博士生 大学创建了一种新的电喷雾推进器计算模型 离子液体铁磁流体——一种有前途的推动小卫星通过的技术 空间。具体来说,杰克逊着眼于模拟电喷雾启动动态; 换句话说,是什么赋予了铁磁流体其特征尖峰。

他是最近一篇文章的主要作者流体物理学,“离子液体铁磁流体界面变形和喷雾开始在电和 磁应力”(DOI:.)

螺钉尖端上的两份铁磁流体接触并绽放成对称的多点排列
铁磁流体是一种在磁场中变成尖峰的磁性液体。添加一个电动 场和每个针状尖峰发射离子射流,这可以解决微推进问题 对于太空中的纳米卫星。

在太空中

超过 1,300 颗活跃卫星绕地球运行。有的有校车大小, 还有一些则小得多,只有鞋盒或智能手机大小。

小型卫星现在可以执行更大、更昂贵的航天器的任务, 由于卫星计算和通信系统的进步。然而, 微型飞行器仍然需要一种更有效的方式在太空中机动。

缩小比例的等离子推进器,就像部署在大型卫星上的推进器一样,不会 工作顺利。一种更有前途的微推进方法是电喷雾。

电喷雾涉及微观空心针,利用电力喷射薄层 流体喷射,将航天器推向相反的方向。但针有 缺点。它们错综复杂、昂贵且容易被破坏。

利用铁磁流体飞行

为了解决这个问题,L. Brad King(空间系统教授 Ron 和 Elaine Starr) 密歇根理工学院正在创造一种新型的可自行组装的微型推进器 当被磁场激发时,会产生自己的推进剂。  微小的推进器需要 没有易碎的针,基本上是坚不可摧的。

“我们正在研究一种称为离子液体铁磁流体的独特材料,”King 说, 解释说它既是磁性的又是离子的,是一种液体盐。 “当我们放一块磁铁 在铁磁流体的小池下,它变成了一个美丽的刺猬结构 对齐的峰。当我们向该峰阵列施加强电场时,每个峰 一个会发射出单独的微离子射流。”

这种现象被称为罗森威格不稳定性。山峰也会自我治愈 如果它们受到某种损坏,就会重新生长。

没有磁场,铁磁流体看起来就像柏油状的油基燃料。在磁场的作用下,推进剂会自组装,升起成一个尖刺的球。
没有磁场,铁磁流体看起来就像柏油状的油基燃料。带有磁性 场中,推进剂自组装,升起成尖刺球。

 

King 在 2012 年提出了使用铁磁流体作为推进器的想法。他正在尝试 当他了解到一项研究后,他制作了一种像铁磁流体一样的离子液体 悉尼大学团队由 Brian Hawkett 和 Nirmesh Jain 领导。他们开发了 由生命科学公司 Sirtex 制造的磁性纳米颗粒制成的铁磁流体。

King 早期对铁磁流体样品的研究纯粹是反复试验;结果 很好,但物理学却知之甚少。就在这时,空军办公室 科学研究部 (AFOSR) 授予 King 一份研究流体物理学的合同 铁磁流体。

电喷雾推进器

杰克逊登场,他的博士研究工作是由金建议的。

“在工程师中,通常有一些实验主义者建造和测量事物, 或者有模拟事物的建模者,”King 说。 “布兰登在这两方面都很出色。”

在国王工作,杰克逊对界面动力学进行了实验和计算研究 铁磁流体的研究,并创建了离子液体铁磁流体电喷雾的计算模型。

实验室图像与计算机模拟的比较。
变形铁磁流体的计算机模型与实验室图像进行了很好的比较 匹配条件下的流体。

“我们想了解是什么导致了单个峰值的排放不稳定 杰克逊说,他开发了一个单峰模型和 进行了严格的测试以确保模型是正确的。

团队对磁性、 电应力和表面张力。通过模型收集的一些数据 让他们感到惊讶。

“我们了解到,磁场对预处理流体有很大影响 电应力,”杰克逊说,解释这一发现可能会导致更好的理解 铁磁流体电喷雾的独特行为。

无穷无尽

AFOSR 最近授予 King 第二份合同,以继续研究物理学 他说:“现在我们可以利用我们所学到的知识,而不是建模 一个峰,我们将其放大并建模多个峰。”

他们的下一组实验将更像是一个推进器,尽管是一个工作推进器 还需要几年的时间。尽管有 100 个或更多的山峰,所有的推力都相同, 将更具挑战性。

“在实验室中,我们通常会有一个峰值工作,而其他 99 个峰值闲置。布兰登的模型 将成为团队前进的重要工具,”King 说。 “如果我们成功了, 我们的推进器将使小型廉价卫星能够利用自己的推进力 被批量生产。这可以改善遥感以获得更好的气候模型,或者 提供更好的互联网连接,世界上 30 亿人仍然需要 没有。”

该团队还开始与胡安·费尔南德斯·德拉莫拉 (Juan Fernandez de la Mora) 教授合作 耶鲁大学机械工程和材料科学系,世界著名大学之一 电喷雾领域的领先专家。

除了航天器推进之外,铁磁流体电喷雾技术还可以 可用于光谱测定、药品生产和纳米制造。足球比赛结果 该技术有一项正在申请的专利。

足球比赛结果是一所 R1 公立研究型大学,成立于 1885 年,位于霍顿,拥有来自全球 60 多个国家的近 7,500 名学生。密歇根州旗舰科技大学的投资回报率一直名列全美最佳大学之列,提供超过 185 个本科毕业生科学技术、工程、计算机、林业、商业、健康专业、人文、数学、社会科学和艺术领域的学位课程。乡村校园距离密歇根州上半岛的苏必利尔湖仅数英里,提供全年户外探险的机会。

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