碘动力航天器首次完成在轨测试 加快航天业对替代推进剂的接纳

业界 | 2021-11-23 09:16:28
时间:2021-11-23 09:16:28   /   来源: 科技日报      /   点击数:()

科技日报北京11月21日电 (记者张梦然)英国《自然》杂志18日发表的一项工程学研究指出,在电推进系统中使用碘而不是更贵也更难储存的氙气,或能提升航天器的性能。研究结果凸显出碘作为航天业替代推进剂的优势。

电推进系统通过电力将推进剂转化为推力。作为当前的主流推进剂,氙气存在稀少、需要专用加压设备才能存储以及商业生产成本高等问题。为保证航天业的长期可持续发展,有必要寻找一种替代推进剂。一个可能的替代选择就是碘,碘相对氙气价格低廉、产量丰富,而且可以固态储存。碘在标准情况下以带光泽的紫黑色固体状态存在,但只要在较低压力下加热碘,它就会直接从固体升华为气体,这使得碘成为离子推进器引擎完美的高效燃料。此前,碘在地面测试中已能达到比氙气更高的效率,但之前尚未报告过完全使用碘电推进系统的航天器完成在轨运行。

此次,法国ThrustMe公司科学家团队报告了一个使用碘工质推进系统的小型卫星,成功实现在轨运行。其工作原理是,推进系统首先加热固态碘使其升华成气体,然后在高速电子的轰击下使其变成碘离子与自由电子,接着带正电的碘离子被加速至排气口排出,成功推动目标向前飞。

该推进系统在太空中推动2020年11月6日发射的一个重20千克的立方体卫星,其机动得到了卫星追踪数据的确认。研究显示,碘不仅是一种可行的推进剂,还能实现比氙气更高效的电离化。

研究人员指出,这一演示或加快航天业对替代推进剂的接纳,同时也展现出碘在大量航天任务中的应用潜力。比如,碘能显著推进系统的小型化和简化,从而得到具有新能力的小型卫星和卫星星座,用于部署、碰撞规避和报废处置。

总编辑圈点 

深空探索疆域的开拓,大大依赖于航空器推进系统的性能。在科幻小说《三体》中,作者刘慈欣描述了利用核聚变能源推进的宇宙飞船。在现实中,可控核聚变能依然处于实验阶段,要真正应用在航天器上,恐怕还需要时间。当然,咱也不必眼巴巴等待这一种带有科幻色彩的方案变成现实,因为科学家一直在不断寻找更加高效且可行的推进剂,从而为航天推进系统升级换代提供更多选择。把廉价的碘用作航天器推进剂,就是这样一个例子。

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