MIT造出贰合壹太空推進器:小衛星有望奔赴火星
小衛星有望同時兼顧速度與續航了！
近期，麻省理工學院（MIT）團隊開發出壹種雙模式推進系統，小型衛星基於該系統可以用壹個燃料箱同時為化學推進器和電推進器提供動力。
要知道，在傳統方案中，這兩種推進器都需要單獨的、笨重的燃料源，因此往往只能在速度與續航方面“贰選壹”。
該系統采用了美國空軍開發的環保型 ASCENT 推進劑，它既能像傳統燃料那樣快速機動，又能驅動指甲蓋大小的電噴霧推力器實現高效長距離飛行。也就是說，它有可能讓衛星既具備“短跑”的爆發力又擁有“長跑”的耐力。
相關論文發表於 Journal of Propulsion and Power，論文題目為“Performance Characterization of Electrospray Thrusters with Energetic Ionic Liquid Monopropellant”[1]。
研究團隊認為，這種推進劑在小型航天器領域具有廣闊的應用潛力。根據美國航空航天局（NASA）“綠色推進雙模”任務計劃，將於今年 11 月發射壹顆手提箱大小的立方體衛星進行首次在軌驗證。
如果驗證成功，小型衛星不僅有望以更低成本執行深空探測、火星及小行星帶任務，還可以靈活部署用於氣象監測等近地應用。
“我們可以將立方體衛星送往火星或小行星帶，它們可以利用電噴霧推進器緩慢飛行，”該論文作者之壹、麻省理工學院 Amelia Bruno 博士說。“然後，你可以使用化學推進器快速移動，觀測感興趣的地貌特征。這樣壹來，你就能擁有更大的靈活性，開展更多任務。”
電噴霧推進器（Electrospray Thruster）是壹種微型推進裝置，大小與硬幣類似，它利用電場使液體推進劑中的粒子帶電。這些帶電粒子隨後被噴射到太空中，從而產生推力。
這些推進器燃料效率極高，非常適合緩慢、精確的機動。它們可以逐步推動航天器跨越廣闊的距離，因此適用於長期巡航、姿態控制、深空飛行等。
化學推進器是壹種高推力推進系統，通常用於火箭發射以及在太空進行高難度、高速度的機動飛行。研究團隊的想法是，或許可以找到壹種推進劑能同時適用於兩種推進系統，這樣小型衛星將更加靈活。
研究團隊設計的小型衛星，尺寸從午餐盒大小到小型手提箱大小不等，與傳統衛星相比體積更小，並且發射成本也更低。但是，小型航天器需要的其他部件也更小，包括推進系統。
為此，該團隊開發了僅指甲蓋大小的推進器，每個推進器都安裝在壹個裝有少量離子液體推進劑的小型儲液罐上。當儲液罐連接到電池時，電池會提供壹定電壓，讓液體中相應數量的離子帶電。然後，帶電粒子從儲液罐中噴出，通過推進器的噴嘴，以噴霧的形式噴射到太空中，最終產生推力。
在過去的拾年時間中，研究人員使用各種類型的離子液體推進劑（壹種本質上由可以保持液態的鹽制成的燃料），在不同條件下進行了多種推進器設計的測試。
“離子液體非常穩定，甚至在太空中也能保持液態，這是很多材料做不到的，”Bruno 說，“它本質上是由大量自由離子組成的，而這項技術也是圍繞它展開的，我們可以把這些離子提取出來形成電噴霧。”
圖丨電噴霧推進器的圖像（來源：Journal of Propulsion and Power）
該團隊與美國空軍合作，合成了壹種新型離子液體推進劑 ASCENT（Advanced Spacecraft Energetic Non-Toxic Propellant）。ASCENT 的設計初衷是作為壹種綠色、低毒的替代品，取代傳統的化學推進燃料肼，後者是壹種極其危險且難以處理的物質。
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近期，麻省理工學院（MIT）團隊開發出壹種雙模式推進系統，小型衛星基於該系統可以用壹個燃料箱同時為化學推進器和電推進器提供動力。
要知道，在傳統方案中，這兩種推進器都需要單獨的、笨重的燃料源，因此往往只能在速度與續航方面“贰選壹”。
該系統采用了美國空軍開發的環保型 ASCENT 推進劑，它既能像傳統燃料那樣快速機動，又能驅動指甲蓋大小的電噴霧推力器實現高效長距離飛行。也就是說，它有可能讓衛星既具備“短跑”的爆發力又擁有“長跑”的耐力。
相關論文發表於 Journal of Propulsion and Power，論文題目為“Performance Characterization of Electrospray Thrusters with Energetic Ionic Liquid Monopropellant”[1]。
研究團隊認為，這種推進劑在小型航天器領域具有廣闊的應用潛力。根據美國航空航天局（NASA）“綠色推進雙模”任務計劃，將於今年 11 月發射壹顆手提箱大小的立方體衛星進行首次在軌驗證。
如果驗證成功，小型衛星不僅有望以更低成本執行深空探測、火星及小行星帶任務，還可以靈活部署用於氣象監測等近地應用。
“我們可以將立方體衛星送往火星或小行星帶，它們可以利用電噴霧推進器緩慢飛行，”該論文作者之壹、麻省理工學院 Amelia Bruno 博士說。“然後，你可以使用化學推進器快速移動，觀測感興趣的地貌特征。這樣壹來，你就能擁有更大的靈活性，開展更多任務。”
電噴霧推進器（Electrospray Thruster）是壹種微型推進裝置，大小與硬幣類似，它利用電場使液體推進劑中的粒子帶電。這些帶電粒子隨後被噴射到太空中，從而產生推力。
這些推進器燃料效率極高，非常適合緩慢、精確的機動。它們可以逐步推動航天器跨越廣闊的距離，因此適用於長期巡航、姿態控制、深空飛行等。
化學推進器是壹種高推力推進系統，通常用於火箭發射以及在太空進行高難度、高速度的機動飛行。研究團隊的想法是，或許可以找到壹種推進劑能同時適用於兩種推進系統，這樣小型衛星將更加靈活。
研究團隊設計的小型衛星，尺寸從午餐盒大小到小型手提箱大小不等，與傳統衛星相比體積更小，並且發射成本也更低。但是，小型航天器需要的其他部件也更小，包括推進系統。
為此，該團隊開發了僅指甲蓋大小的推進器，每個推進器都安裝在壹個裝有少量離子液體推進劑的小型儲液罐上。當儲液罐連接到電池時，電池會提供壹定電壓，讓液體中相應數量的離子帶電。然後，帶電粒子從儲液罐中噴出，通過推進器的噴嘴，以噴霧的形式噴射到太空中，最終產生推力。
在過去的拾年時間中，研究人員使用各種類型的離子液體推進劑（壹種本質上由可以保持液態的鹽制成的燃料），在不同條件下進行了多種推進器設計的測試。
“離子液體非常穩定，甚至在太空中也能保持液態，這是很多材料做不到的，”Bruno 說，“它本質上是由大量自由離子組成的，而這項技術也是圍繞它展開的，我們可以把這些離子提取出來形成電噴霧。”
圖丨電噴霧推進器的圖像（來源：Journal of Propulsion and Power）
該團隊與美國空軍合作，合成了壹種新型離子液體推進劑 ASCENT（Advanced Spacecraft Energetic Non-Toxic Propellant）。ASCENT 的設計初衷是作為壹種綠色、低毒的替代品，取代傳統的化學推進燃料肼，後者是壹種極其危險且難以處理的物質。
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