小卫星有望同时兼顾速度与续航了！

近期，麻省理工学院（MIT）团队开发出种双模式进系统，小型卫星基于该系统可以用个燃料箱同时为化学进器和电进器提供动力。

要知道，在传统案中，这两种进器都需要单的、笨重的燃料源，因此往往只能在速度与续航面“二选”。

该系统采用了美国空军开发的环保型ASCENT进剂，它既能像传统燃料那样快速机动，又能驱动指甲盖大小的电喷雾力器实现长距离飞行。也就是说，它有可能让卫星既具备“短跑”的爆发力又拥有“长跑”的耐力。

相关论文发表于JournalofPropulsionandPower石嘴山家具封边胶厂，论文题目为“PerformanceCharacterizationofElectrosprayThrusterswithEnergeticIonicLiquidMonopropellant”[1]。

研究团队认为，这种进剂在小型器域具有广阔的应用潜力。根据美国航空局（NASA）“绿进双模”任务计划，将于今年11月发射颗手提箱大小的立体卫星进行次在轨验证。

如果验证成功，小型卫星不仅有望以低成本执行空探测、火星及小行星带任务，还可以灵活部署用于气象监测等近地应用。

“我们可以将立体卫星送往火星或小行星带，它们可以利用电喷雾进器缓慢飞行，”该论文作者之、麻省理工学院AmeliaBruno博士说。“然后，你可以使用化学进器快速移动，观测感兴趣的地貌特征。这样来，你就能拥有大的灵活，开展多任务。”

电喷雾进器（ElectrosprayThruster）是种微型进装置，大小与硬币类似，它利用电场使液体进剂中的粒子带电。这些带电粒子随后被喷射到太空中，从而产生力。

这些进器燃料率，非常适缓慢、精确的机动。它们可以逐步动器跨越广阔的距离，因此适用于长期巡航、姿态控制、空飞行等。

化学进器是种力进系统石嘴山家具封边胶厂，通常用于火箭发射以及在太空进行难度、速度的机动飞行。研究团队的想法是，或许可以找到种进剂能同时适用于两种进系统，这样小型卫星将加灵活。

研究团队设计的小型卫星，尺寸从午餐盒大小到小型手提箱大小不等，与传统卫星相比体积小，并且发射成本也低。但是，小型器需要的其他部件也小，包括进系统。

为此，该团队开发了仅指甲盖大小的进器，每个进器都安装在个装有少量离子液体进剂的小型储液罐上。当储液罐连接到电池时，电池会提供定电压，让液体中相应数量的离子带电。然后，带电粒子从储液罐中喷出，通过进器的喷嘴，以喷雾的形式喷射到太空中，终产生力。

在过去的十年时间中，研究人员使用各种类型的离子液体进剂（种本质上由可以保持液态的盐制成的燃料），在不同条件下进行了多种进器设计的测试。

“离子液体非常稳定，甚至在太空中也能保持液态，这是很多材料做不到的，万能胶生产厂家”Bruno说，“它本质上是由大量自由离子组成的，而这项技术也是围绕它展开的，我们可以把这些离子提取出来形成电喷雾。”

该团队与美国空军作，成了种新型离子液体进剂ASCENT（AdvancedSpacecraftEnergeticNon-ToxicPropellant）。ASCENT的设计初衷是作为种绿、低毒的替代品石嘴山家具封边胶厂，取代传统的化学进燃料肼，后者是种其危险且难以处理的物质。

在这项研究中，研究人员测试了使用ASCENT燃料的电喷雾进器的能。他们使用的每个进器都连接到个小型立体储液罐，尺寸类似于乐积木。他们向每个储液罐中注入1克ASCENT，这种液体的粘度与婴儿油相似。

然后，研究人员将进器连接到立体卫星的相对两侧，并将立体卫星放置在磁悬浮支架上。磁悬浮支架是种定制的测试平台，旨在利用磁力悬浮样品或设备。研究团队的磁悬浮装置安装在个大型真空室内，研究人员通过调节真空室，来对太空环境进行模拟。

研究团队通过多次实验，远程施加不同电压来激活进器，进器产生的喷射离子流使立体卫星在真空环境中缓缓自转。研究人员对每次试验产生的力进行测试，并在进器持续运行长达100小时的情况下，计了ASCENT卫星的燃料率。

实验测试结果显示，ASCENT在电喷雾力器中可以实现约600秒比冲和15总率，尽管能面低于传统离子液体，但足以满足许多小卫星任务需求。重要的是，这种初用于化学进的进剂，在动电进器面，在驱动电喷雾进器时，其能已接近门用于电进的传统离子液体。

另面，ASCENT还具有长寿命优势。研究团队的实验表明，它在167小时连续点火中没有出现短路现象或显著衰减，并支持真空环境下在轨补液。这意味着，未来卫星在轨补充进剂或许将成为可能，不在燃料耗尽后直接退役，而是派个小飞船去给它在太空中“加油”。

ASCENT已被证实能够在化学进和电进两种模式下运行，也就是说，只需个燃料箱即可同时为两种进器提供动力。该系统将装入小型立体卫星，其将携带个化学进器和四个电喷雾进器，所有进器均由同个进剂罐供能。

该团队将利用NASA的绿进双模任务对该系统的能进行实际验证，该任务计划于11月发射，这将是全球次在轨验证同进剂同时驱动化学进和电进的双模式进系统。

MIT团队这次的突破不仅仅是项进技术，而是为整个小卫星设计的基本规则提供了种新的思路：小卫星或许未来不再只是大型探测器的配角，而有机会成为立执行空任务的新主角。

参考资料：

运营/排版：何晨龙

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