“芯片型”离子液体电喷射空间推进器

2018-07-23 14:13:19 adman 137

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麻省理工“新太空时代”会议上,Accion Systems公司介绍由离子液体电喷射空间推进器组成的新型推进发动机,该发动机采用“离子液体电喷射推进”的方法,适用于从小卫星到载人飞船的一系列星际探索航天器。

“霍尔”电推进技术的缺陷

Monils - 默尼离子液体

TILE发动机使用的“离子液体电喷射推进”方法由电推进技术演化而来,后者利用电磁场使带电原子或离子从卫星尾部喷出,从而推进卫星前行。这种电推进技术发动机也被称为“霍尔效应”推进器,具有一些缺陷:首先,这种发动机必须使用存储在大型加压密封容器中的压缩气体推进剂;其次,“霍尔”推进器在很多方面都需要使用电力,例如要先给大量粒子充电以产生电离气体,随后加速这种等离子体以推进卫星。所有这些因素都会增加发动机的体积和重量,使发动机太过庞大而难以用作小卫星推进系统。

TILE技术细节

相比之下,TILE发动机的离子液体电喷射推进系统更像计算机芯片,而不是巨型的定制发动机。Accion Systems公司将该硬币大小的推进装置称为“推进器芯片”。这种推进器芯片由数百个喷射器组成,每个喷射器通过使用无毒和非爆炸性盐溶液推进剂产生离子束;36个推进器芯片组成的阵列构成了TILE模块的外表面,TILE模块尺寸为10厘米×10厘米×12.5厘米;在模块的表面之下是按特定次序排布的其他组件,包括存储在微型燃料箱内的盐溶液推进剂,以及依靠卫星太阳能电池板和电池运行的电子设备。

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当电源接通时,电池产生的电场可从盐溶液推进剂中提取离子,并使这些离子穿过燃料箱进入推进器芯片,然后汇集成离子束并喷出,以产生推力。1~4个TILE模块可推进一颗重约50~200千克的小卫星,更多模块组合成更大的阵列,即可在不增加体积的情况下推进大型卫星的运行。

进展与计划

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2017年夏季,公司将测试TILE对极端温度、真空和发射冲击与振动的耐受程度。通过这些测试后,Accion Systems公司计划将TILE与卫星进行集成,并发射至太空。在未来10~15年,Accion Systems公司计划对该技术进行完善,使其应用于火星之旅。公司预计,如果载人飞船使用传统发动机,火星之旅将需要大量燃料,载人飞船需搭载4000个“霍尔”推进器,仅燃料箱就相当于国际空间站大小;但若使用TILE推进技术,发动机和燃料系统的总体积仅相当于鞋盒大小。



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