欧洲航天局首创吸气式电推进器点火

▲吸气式离子推进器。来源：ESA/Sitael

采用电推进器的ESA重力测绘卫星GOCE在低至250公里的轨道上飞行了超过5年。然而，当它携带的40公斤氙推进剂耗尽时，任务就结束了。

日前，一个由欧洲航天局（ESA）领导的团队在世界上首次用大气分子取代机载推进剂，建造并发射了一种能够在低轨道长时间运行的新型卫星。

“这个项目源于一个新颖的设计，即在地球上层大气约200千米的高空，利用空气分子作为推进剂，并达到7.8公里/秒的推进速度。”ESA的Louis Walpot解释说。

吸气式电推进器也可以应用于其他行星的大气层外围，例如，利用火星的二氧化碳。

这一推进器的开发基于意大利Sitael的理念，该理念曾在模拟200千米高空的真空室中实现。

▲未来的吸气式太空任务，在地球低轨道以7.8公里/秒的速度运行，卫星能够从地球上层大气中吸入空气分子（左）以点燃其离子推进器（右），卫星因此可以克服大气阻力，在低轨道无限期运行。来源：ESA-A. Di Giacomo

该项目的挑战在于设计一种新型的吸入器来收集空气分子，使得它们不会被简单地反弹，而是被收集、压缩、加电，这样它们就可以被加速并被喷射出来以提供推力。这比传统的电推进设计更难实现。

▲吸气式电推进器工作原理。来源：ESA-A. Di Giacomo

“研究小组对粒子行为进行了计算机模拟，以模拟所有不同的输入模式，” Louis补充说，“但仍需要实际测试，检验吸入器和推进器是否能协同工作。”

 “一开始，我们检测了我们的推进器，它可以被从粒子束发生器中收集到的氙气反复点燃。

下一步，”Louis解释说，“氙气被氮氧混合物部分取代，当发动机羽流的颜色从蓝色变成紫色时，我们成功了。”

▲起初，吸气式电推进器由标准的氙推进剂作为能源，产生蓝色的引擎羽流。后来，氙气被替换为氮氧混合物以模拟地球大气。引擎羽流由蓝色变为紫色标志着试验成功。来源：ESA/Sitael

最终,仅用大气推进剂多次点燃了该系统，并证明了该概念的可行性。这一结果意味着吸气式电推进不再仅仅是一种猜想，而是一种切实可行的概念，随时准备发展，作为新型任务的基础。

▲紫色羽流标志该引擎运行于空气环境中。来源：ESA。

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  编译：谷氨酸  审稿：阿淼  编辑：张梦

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