研究人員測試用於在軌衛星的電動碘推進引擎

今天在地球軌道上運行的衛星都裝有推進器,以幫助它們達到所需的軌道並停留在那裡。今天,衛星上的推進器依靠的是用來電離和推動氙氣粒子以獲得推力的電力。當氙原子被電離時,由於其重量,它們可以產生推力。利用氙氣作為衛星上的推力所面臨的挑戰是,這種氣體稀有、昂貴,而且難以儲存。

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最近在軌道上試射的新電力推進引擎利用了一種替代推進劑:碘。這次在軌測試是由一家名為ThrustMe的公司進行的,利用碘作為推進劑。ThrustMe認為它的引擎可以用來使衛星比使用現有技術更便宜、更有效。

使用碘的主要好處是,它儲量很豐富,而且比氙氣更便宜。碘的另一大好處是,它能夠作為固體儲存,而不需要加壓。在進行在軌測試之前,碘發動機被用於地面測試,表明該技術對於航天器的小規模發動機是可行的。

在其在軌測試中,公司研究人員使用碘為一個44磅的CubeSat衛星提供動力。該測試發動機被稱為NPT30-I2,它於2020年11月6日被發射進入軌道。在軌道上時,它成功地進行了機動操作,研究人員發現碘可以達到比氙更高的電離效率。

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ThrustMe認為,除了上面提到的所有好處外,基於碘的發動機可以比目前衛星上使用的發動機小得多,也更簡單。更小的衛星發動機意味着在同樣大小的底盤上有更多的空間用於有效載荷和儀器。更簡單的發動機將意味着更少的故障機會。碘發動機可以明顯變小的主要原因是,由於碘可以作為固體儲存,所以將不需要高壓液化氣罐。

在其成功演示之後,開發推進系統的測試計劃的下一步可以進行。在準備用小規模發動機進行軌道測試的同時,研究人員也在開發性能更強的版本。此外,團隊成員還在進行一項廣泛的地面耐力測試計劃,以探索該技術的極限。

由於SpaceX等公司的存在,發射衛星的價格不斷下降,預計未來十年將有大量的衛星被送入軌道。ThrustMe希望找到使衛星更經濟、更有效的方法,允許對我們的星球和宇宙進行更多探索和分析。雖然該項目表現良好,但研究人員注意到有一些挑戰他們必須克服。

一個挑戰是碘的腐蝕性,需要用陶瓷來保護衛星部件。另一個挑戰是改善碘發動機的響應性,使其與目前的氙氣部件相媲美。這類技術可能會對所有類型的行業產生重大影響。

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也許,在未來,像SpaceX和其他希望用衛星群包圍地球以提供互聯網連接的公司可以利用新的推進系統。這將有助於使衛星更便宜,這反過來會使服務更便宜,使更多人能夠利用它。最近,SpaceX將另外53顆Starlink衛星送入軌道,並計劃在地球周圍增加數以萬計的衛星。

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