立方体卫星推进技术正在起飞

极光欣色 2024-07-11 17:08:25

在最近的一次技术演示中,两颗立方体卫星进行了通信,然后相互移动

立方体卫星正变得越来越受欢迎,到目前为止总共发射了大约2400颗。然而,小尺寸限制了他们的基本空间探索技术的选择,包括推进。当任务规划者设计需要他们前往其他行星甚至小行星的任务时,他们就变得更加重要了。

阿布扎比哈利法科技大学的一个团队最近在《航空航天》杂志上发表了一篇关于目前可用的不同立方体卫星推进技术的综述——让我们来看看它们的优缺点。

这篇论文将推进系统分为四类:化学、动力、电力和“无推进剂”。化学系统是大多数人在发射卫星时想到的传统火箭——它们将化学物质一起燃烧,并排出由火产生的气体来产生推力。动力学系统使用像冷气体这样的东西,而不是两种化学物质一起反应,它们只是把气体分子推出来推动自己向相反的方向发展。

电气系统类似于动力系统,但使用电气系统,如霍尔效应推进器,在推进剂被排出之前加热。最后,无推进技术没有任何主动组件,而是被动地利用来自太空本身的力量来移动。最常见的例子就是太阳帆。

让我们从化学推进开始。对于立方体卫星来说,这可能是最没有帮助的设置,因为处理小型爆炸的材料要求使得支持基础设施过于笨重,无法装入传统的立方体卫星包中。尽管已经开发出了一些适合立方体卫星框架的小型化系统,但化学推进剂系统可能不会很快起飞。

动力学系统在立方体卫星中更为常见,论文将其分为两大类:冷气体和电阻射流。在过去,我们已经报道过使用从氨到水的所有东西作为动力推进剂的系统,这将属于冷气体的范畴。如果气体在释放前稍微加热,系统就会变成一个电阻喷射结构。虽然加热远没有达到化学火箭的爆炸水平,但它仍然增加了从推进器喷嘴喷出的推进剂的力量。

电力推进在许多方面与动力推进相似,但它在发射前使用电能加热推进剂。本文将这些技术分为三大类:电热放电、静电放电和电磁放电。电热放电系统类似于电弧喷射,尽管目前还没有小到足以适应立方体卫星外形的系统能够为这种系统提供所需的能量。

电喷雾系统使用电力而不是加热来加速用作推进剂的带电粒子。带电粒子通过推进系统产生的磁场加速,并以高速通过推进器的喷嘴。电磁系统的工作原理与此类似,它使用电弧电离推进剂,然后被电离材料周围形成的磁场推出。

总的来说,电力系统在立方体卫星上变得越来越普遍。尽管如此,它们对材料的要求通常需要高精度的加工和其他先进技术,这使得它们比简单的动力学系统更难以开发。

随着行星学会的太阳帆技术演示器“光帆”的成功测试,非推进剂系统变得更加广泛。然而,其他不需要推进剂的技术,如系绳或磁性帆,通过漂浮在太阳系周围的磁场为自己提供动力。

与此同时,其中许多系统仍处于概念阶段;它们提供潜在无限推力的能力吸引了考虑长期任务的立方体卫星设计师。然而,它们再次受到材料发展和尺寸限制的限制,因为它们中的许多都需要大型结构,并且将这些结构打包到立方体卫星的范围内是具有挑战性的。

随着立方体卫星世界的不断发展,未来无疑会有更多的想法被提出。随着发射成本的下降,更多的行业和非政府组织将对该平台如何帮助他们感兴趣。但无论立方体卫星最终被用于何处,它们都必须相信自己的推进系统才能到达那里。

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评论列表
  • 2024-07-17 20:50

    老美不是以共享技术为荣吗?把所有的太空技术共享出来,让全人类想办法,看看能不能把这两个老人家救回来[得瑟]