英國《自然》雜誌18日發表的一項工程學研究指出,在電推進系統中使用碘而不是更貴也更難儲存的氙氣,或能提升航太器的性能。研究結果凸顯出碘作為航太業替代推進劑的優勢。

電推進系統通過電力將推進劑轉化為推力。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生産成本高等問題。為保證航太業的長期可持續發展,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、産量豐富,而且可以固態儲存。碘在標準情況下以帶光澤的紫黑色固體狀態存在,但只要在較低壓力下加熱碘,它就會直接從固體昇華為氣體,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的航太器完成在軌運作。

此次,法國ThrustMe公司科學家團隊報告了一個使用碘工質推進系統的小型衛星,成功實現在軌運作。其工作原理是,推進系統首先加熱固態碘使其昇華成氣體,然後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。

該推進系統在太空中推動2020年11月6日發射的一個重20千克的立方體衛星,其機動得到了衛星追蹤數據的確認。研究顯示,碘不僅是一種可行的推進劑,還能實現比氙氣更高效的電離化。

研究人員指出,這一演示或加快航太業對替代推進劑的接納,同時也展現出碘在大量航太任務中的應用潛力。比如,碘能顯著推進系統的小型化和簡化,從而得到具有新能力的小型衛星和衛星星座,用於部署、碰撞規避和報廢處置。

(記者張夢然)