欧空局研发空气做推进剂的推进器,有望让卫星永久在近地轨道运行

据美国太空网近日报道,欧洲空间局(ESA)首次测试了一种新型吸气式电推进器,这款推进器最大的亮点是它所用的推进剂不是化学物质,而是空气!

想象一下,一个可以用空气做推进剂的推进器还会有原料耗尽的时候吗?太空里空气可是有的,所以这个推进器有可能让近地卫星“长生不老”,永远在轨运行!再往远了想,那就顺便把火星之旅推进剂问题也解决了。

TechPunk之前给大家解释过两种推进器,一种是化学推进器,顾名思义,这种推进器要用化学物质做推进剂。

但是由于效率低下,能源耗费量太大,而且装上化学物质的推进器非常沉重,所以化学推进器慢慢的就不那么受欢迎了。

取代它的是电推进器,它效率更高。然而,目前的电力推进系统仍要使用推进剂(如氙气)。

你知道不,氙气是一种稀有气体,很难搞到的,数量有限不说,成本还贼高。所以用电推进器卫星也免不了坠毁的风险。

其中一个例子就是GOCE 卫星,它是欧洲航天局研制和发射的最先进的探测卫星之一,被认为是欧洲首颗利用高精度和高空间分辨率技术提供全球重力场模型的卫星。

它就使用了电推系统,40 千克氙让它活跃了 5 年之久,但用完这些工质它也就只能坠落了。

因此,卫星的待机时间受限于携带的推进剂数量,而卫星能携带的推进剂有限。而且为了抵消大气阻力,在距离地球表面几百公里范围内运行的卫星消耗的推进剂更多。

总结一下,前面说的这两种推进器都有一个致命的弱点,那便是所依赖的推进剂数量有限,而且在太空中,推进剂若是用没了,那卫星便失去了动力,就像手表没了电,转不动了。

而一旦卫星转不动了,它也就到寿数了,坠落或是沦为无数的太空垃圾之一,污染太空环境。所以,科学家们一直在探索,怎么才能让卫星“长生不老”呢?

思索了好多年,如今新星诞生!这可是见证历史的时刻!ESA 研制出了一款新型电推进系统,能从地球大气层顶部攫取空气分子。

吸气电推想象图

空气分子被压缩成等离子体,施加电场(电力可从太阳能电池板获得)可为等离子体流加速,从而为卫星提供推力,同志们,这个推进器用的推进剂是空气!空气能用完吗?

该项目负责人路易斯·沃尔波特(Louis Walport)解释,装上这个推进器的卫星会感应到何时动力不足,然后就猛吸低地球轨道的空气。

它会定期给卫星等航天器增压,提醒这哥们燃料用光了赶紧吸空气,别再坠毁了。

这么一来,“长生不老”还是难事儿?当然,该系统也能在火星大气层的外缘工作,收集那里的二氧化碳分子作为“燃料”。

波兰和意大利科学家在真空室中模拟了 200 公里高度的环境,成功对这一技术进行了测试。

在设计时最难突破的地方是如何研制新的进气道收集空气分子,波兰的 QuinteScience 公司解决了这个难题,设计出了进气道。

Sitael 公司研制了双级推进器,它既可以使用传统氙工质工作,这时发动机喷出蓝色的“尾焰”,设计上也可以使用空气分子。

普通电推尾焰

该公司对进气道和电推的匹配做了全面的计算机模拟,并成功将电推和进气道整合起来。

试验中发生器产生了氮氧混合的稀薄空气,吸气式电推吸入空气并喷出紫色火焰,最终获得了吸气式/冲压式电推的首次成功点火。

吸气电推尾焰

Sitael 公司进行了多次点火试验,都取得了成功。吸气式电推跳出了科幻小说和科研论文,在人们眼前完美亮相!