密歇根大学和美国空军合作为 NASA 研发的新 X3 推进器在最近的测试中已经打破了记录。
X3 是一种霍尔推进器(Hall effect thruster),在推力器中推进剂被电场加速,霍尔推力器将电子约束在磁场中,并利用电子电离推进剂,加速离子产生推力,并中和羽流中的离子。
人类更遥远的征程呼唤着这种速度的推进器的诞生,比如 NASA 的 2030 年火星登陆计划。该项目组的负责人表示,这样的离子推进技术可能会在未来 20 年内将人类带到那颗红色星球上。
通过等离子体被排出以产生推力,可以产生比化学推进火箭更大的速度。化学火箭每秒钟以 5 公里的速度上升,而霍尔推进器的速度可达每秒 40 公里。而且离子发动机的效率也比化学物质的效率更高。
化学推进器还有一个缺陷是需要将化学燃料带入太空,这就增加了更多的质量。想象中有一种火箭,可以用巨大的铲斗在空间收集弥散氢以供燃料。
最近的测试表明,X3 推进器运行功率超过 100kW,可以产生 5.4 牛顿的推力,这是迄今为止任何离子等离子体推进器实现的最高水平,它同时还打破了最大功率输出和工作电流的记录。
可以预见的是,在未来二十年的某个时候,这项技术可以将人类送上火星。
不过,目前的挑战是能否生产出足够强大且体积较小的发动机,测试中的 X3 还需要用起重机移动。2018 年,该队将继续测试,让 X3 持续工作 100 小时。
为此,项目组还开发了一种防止等离子体破坏推进器壁的屏蔽系统,使其能够运行更长时间,甚至可能几年时间,这正是星际旅行最关键的问题。