碘离子动力推动卫星首次在太空

碘有一天可以推动和位置的星座mini-satellites后第一个测试iodine-based推进器的空间。系统提供了一个更便宜,更多样化的和更有效的操纵卫星推进剂解决方案比现有的电动推进器技术,这在很大程度上依赖氙。

碘是一个改变游戏规则的推进剂首次和我们的研究结果显示,它不仅是一种可行的替代氙,但它也给增强性能,”特雷弗花说,首席工程师ThrustMe,背后的法国公司的技术。

离子驱动往往是用于小卫星,因为他们有一个很高的燃油效率。他们通常使用太阳能电加快离子气体推进剂为了移动,改变轨道,避免碰撞。氙已选择的主要推进剂这种系统由于其相对较高的原子质量(131)——必须以产生一个高power-to-thrust比率。氙也是合适的,因为它迅速电离化,这限制了在等离子体产生功率损耗。此外,它是一种惰性气体与化学反应和毒性很低。

然而,有一个越来越明显的趋势在空间行业向更小的卫星,形成网络,或星座卫星。氙的稀缺性和费用已经引起了人们的担忧,即未来的需求可能会导致相当大的价格波动和供应问题。

也有担忧的在轨碰撞和空间碎片如果卫星发射入太空,没有推进能力。一些估计多达24000卫星将在未来10年了。“许多小卫星有很少或没有推进目前因为气体的储存相关的困难像氙推进剂,“花说。

的离子推进器,直到过去的五年里,使用较少,因此氙气可以使用其稀缺的问题,”说查理·瑞恩发展小型航天器推进系统在南安普顿大学英国。但航天工业的快速增长意味着氙使用变得不可持续。

坚实的解决方案

大约20年来,研究人员探索使用碘-也有很高的原子质量在127 -作为替代燃料。碘更丰富和更便宜的比氙气和三次氙的密度,即使加压气体。此外,由于碘在室温下是固体,它构成爆炸风险或不需要重高压储罐,前途更简单、小型iodine-based系统。

然而,它只有被测试在地上直到现在由于各种工程挑战。一个是它的存储容器腐蚀。另一个原因是,固体碘需要首先在严酷的环境中升华的空间产生所需的气体燃料。也有更复杂的等离子体化学比氙气和它的许多物理性质都不清楚。

别人已经开发出类似的系统,但ThrustMe是第一个使用这个困难解决的工程挑战来处理推进剂和测试它在太空,”瑞恩解释说。”它也有显著的存储优势,使它的理想选择小卫星推进。”

ThrustMe的电动推力器的工作原理是首先将固体碘转化为气体通过加热它只有1瓦特的电能。然后气体流入腔,它是由电子轰击电流产生射频天线。所产生的电磁场加速电子,因此当与碘气体分子发生碰撞,两个电子和带正电的碘离子产生,形成等离子体。

积极的离子然后从血浆中提取和加速到极高的速度向排气产生推力。防止航天器推进系统和充电,多余的电子喷射进排气羽流。

ThrustMe推出系统送入轨道的一部分中国aircraft-tracking卫星在2020年11月。它首次成功发射了推进器在2020年12月底,紧随其后的是更多的测试在后续月解雇。我们非常兴奋当我们知道推进系统正常运行,我们看到的第一个结果碘电力推进系统的空间,“花说。

说,这是一个激动人心的结果本杰明家在密歇根大学的发展电力推进,我们。作者表明,许多已知的技术问题——减少性能与流交付和挑战——可以解决。”

“我希望这将对小卫星工业产生重大影响。供应商一直在寻找这样的技术可以经济和安全的宇宙飞船,”家的说。这样说,一个有趣的挑战近期将性能指标是否从这样一个低功率系统将航天器提供足够高,以满足任务要求。