英國(guó)《自然》雜志18日發(fā)表的一項(xiàng)工程學(xué)研究指出，在電推進(jìn)系統(tǒng)中使用碘而不是更貴也更難儲(chǔ)存的氙氣，或能提升航天器的性能。研究結(jié)果凸顯出碘作為航天業(yè)替代推進(jìn)劑的優(yōu)勢(shì)。
電推進(jìn)系統(tǒng)通過(guò)電力將推進(jìn)劑轉(zhuǎn)化為推力。作為當(dāng)前的主流推進(jìn)劑，氙氣存在稀少、需要專用加壓設(shè)備才能存儲(chǔ)以及商業(yè)生產(chǎn)成本高等問(wèn)題。為保證航天業(yè)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展，有必要尋找一種替代推進(jìn)劑。一個(gè)可能的替代選擇就是碘，碘相對(duì)氙氣價(jià)格低廉、產(chǎn)量豐富，而且可以固態(tài)儲(chǔ)存。碘在標(biāo)準(zhǔn)情況下以帶光澤的紫黑色固體狀態(tài)存在，但只要在較低壓力下加熱碘，它就會(huì)直接從固體升華為氣體，這使得碘成為離子推進(jìn)器引擎完美的高效燃料。此前，碘在地面測(cè)試中已能達(dá)到比氙氣更高的效率，但之前尚未報(bào)告過(guò)完全使用碘電推進(jìn)系統(tǒng)的航天器完成在軌運(yùn)行。
此次，法國(guó)ThrustMe公司科學(xué)家團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一個(gè)使用碘工質(zhì)推進(jìn)系統(tǒng)的小型衛(wèi)星，成功實(shí)現(xiàn)在軌運(yùn)行。其工作原理是，推進(jìn)系統(tǒng)首先加熱固態(tài)碘使其升華成氣體，然后在高速電子的轟擊下使其變成碘離子與自由電子，接著帶正電的碘離子被加速至排氣口排出，成功推動(dòng)目標(biāo)向前飛。
該推進(jìn)系統(tǒng)在太空中推動(dòng)2020年11月6日發(fā)射的一個(gè)重20千克的立方體衛(wèi)星，其機(jī)動(dòng)得到了衛(wèi)星追蹤數(shù)據(jù)的確認(rèn)。研究顯示，碘不僅是一種可行的推進(jìn)劑，還能實(shí)現(xiàn)比氙氣更高效的電離化。
研究人員指出，這一演示或加快航天業(yè)對(duì)替代推進(jìn)劑的接納，同時(shí)也展現(xiàn)出碘在大量航天任務(wù)中的應(yīng)用潛力。比如，碘能顯著推進(jìn)系統(tǒng)的小型化和簡(jiǎn)化，從而得到具有新能力的小型衛(wèi)星和衛(wèi)星星座，用于部署、碰撞規(guī)避和報(bào)廢處置。(記者 張夢(mèng)然)
關(guān)鍵詞： 碘動(dòng)力航天器 在軌測(cè)試 航天業(yè) 替代推進(jìn)劑
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