英國《自然》雜志18日發(fā)表的一項工程學研究指出，在電推進系統(tǒng)中使用碘而不是更貴也更難儲存的氙氣，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)替代推進劑的優(yōu)勢。
電推進系統(tǒng)通過電力將推進劑轉(zhuǎn)化為推力。作為當前的主流推進劑，氙氣存在稀少、需要專用加壓設備才能存儲以及商業(yè)生產(chǎn)成本高等問題。為保證航天業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展，有必要尋找一種替代推進劑。一個可能的替代選擇就是碘，碘相對氙氣價格低廉、產(chǎn)量豐富，而且可以固態(tài)儲存。碘在標準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，它就會直接從固體升華為氣體，這使得碘成為離子推進器引擎完美的高效燃料。此前，碘在地面測試中已能達到比氙氣更高的效率，但之前尚未報告過完全使用碘電推進系統(tǒng)的航天器完成在軌運行。
此次，法國ThrustMe公司科學家團隊報告了一個使用碘工質(zhì)推進系統(tǒng)的小型衛(wèi)星，成功實現(xiàn)在軌運行。其工作原理是，推進系統(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，成功推動目標向前飛。
該推進系統(tǒng)在太空中推動2020年11月6日發(fā)射的一個重20千克的立方體衛(wèi)星，其機動得到了衛(wèi)星追蹤數(shù)據(jù)的確認。研究顯示，碘不僅是一種可行的推進劑，還能實現(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)對替代推進劑的接納，同時也展現(xiàn)出碘在大量航天任務中的應用潛力。比如，碘能顯著推進系統(tǒng)的小型化和簡化，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)避和報廢處置。(記者 張夢然)
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