群发资讯网

航天器也要开始玩混动了! 长期以来,航天器设计一直面临一个灵魂折磨:要么选力大

航天器也要开始玩混动了!

长期以来,航天器设计一直面临一个灵魂折磨:要么选力大砖飞但极度烧油的“化学火箭”,要么选省油到极致但推力像蚊子打喷嚏的“电推进”。而就在最近,MIT 空间推进实验室成功将这两种截然不同的推进方式塞进了同一个模块里,并且共享同一种燃料,直接给廉价的微型立方星(CubeSats)装上了跨行星飞行的“双引擎”。

传统的化学火箭烧的是联氨等高能燃料,而电推进(如离子置换)用的是氙气或特定离子液体。两套系统意味着两套燃料箱、两套复杂的管路,这会直接挤占立方星极为珍贵的科学仪器空间。团队精妙地盯上了新型环保燃料 ASCENT。这种燃料设计之初是作为化学燃料使用的,但它本质上也是一种离子液体混合物(Ionic Liquid Mixture)。既然是离子液体,理论上就可以通过强电场强行将里面的离子“拉”出来进行电喷雾加速。MIT 团队用实验证明了 ASCENT 在电推进模式下的推力表现毫不逊色。于是它便直接从底层化学层面实现了推进剂的统一,干掉了整整一套燃料硬件。

而且MIT 研发的电喷雾推进器极其微小(仅指甲盖大)。它利用 ASCENT 作为离子海的物理稳定性(在真空中不挥发),在磁悬浮真空舱中完成了超过 100 小时的连续点火测试,成功驱动模拟立方星进行旋转。这种微机电(MEMS)级别的电推进可以在漫长的跨行星旅途中连续开启数月甚至数年,以极高的比冲(Efficiency)把微型卫星一步步加速到能前往火星或小行星带的恐怖速度。

以前,立方星只能在地球轨道“看天吃饭”或者当地球卫星的附庸。双模系统则赋予了它前所未有的战术自主权。在前往火星的路上,它开启“电推进模式”,用极少的燃料跨越数亿公里(长途省油);一旦遭遇剧烈的空间天气变化(如太阳风暴逼近),或者到达火星轨道需要抓拍特定科学特征时,它能瞬间切回“化学火箭模式”进行暴力短时变轨(短途爆发)。

这种混动逻辑打破了深空探测必须依靠“重型大航天器”的垄断,允许科学家用“分布式蜂群”低成本探测太阳系。