ICE-Cube Thruster 僅指甲大小的立方衛星新型推進器,迷你但有用
https://technews.tw/2023/09/15/ice-cube-thruster-satellite-esa-mems/有時候,簡單反而能帶來創新解決方法。歐洲正在開發僅一片指甲大小的新型立方衛星推進器,以水做為推進劑,能讓未來的立方衛星任務運用更加彈性。
當今發射之衛星約 90% 都是重量 10 公斤以下的立方衛星,有些甚至只比智慧型手機大一點,替這麼小的衛星製造零組件也因此另類艱鉅,其中一個問題在於如何找到適合立方體衛星的推進器,不僅需要體積小,還要簡單、不加壓、低功率、不含有毒材料。
歐洲太空總署資助倫敦帝國理工學院團隊開發的 ICE-Cube 推進器正在滿足這些條件。這個推進器事實上非常小,僅一片指甲長,燃燒室加噴嘴僅 1 毫米,因此只能借用微電子領域方法,使用 MEMS(微機電系統)方法進行組裝。
整體而言,ICE-Cube 推進器只需 20 瓦電流即可運作,以水做為推進劑,電解成氫氣和氧氣後送入燃燒室點燃產生推力操縱立方衛星,測試期間推進器以 185 秒比衝持續產生 1.25 毫牛頓推力,或者說比飛機使用的發動機推力小 10 億倍。
小型衛星市場未來 10 年預計增值 53 億美元,但目前立方衛星部署到太空後壽命不長,任務結束後脫軌也無法改變軌道,若有了簡單推進器,立方衛星不只能運行更長時間,還能承擔更複雜任務,比如在軌道進行機動,從不同角度研究月球、小行星等,總之能讓立方衛星做更多事、又不會增加太空碎片的推進系統將受到高度關注。
ICE-Cube Thruster https://www.cnbeta.com.tw/articles/science/1384071.htm
铱催化电解立方体卫星推进器"(ICE-Cube Thruster)的火箭推进器,这种推进器非常小,只能用原本设计用于制造硅芯片的技术来制造
由欧空局资助的 ICE-Cube 推进器当然符合小型标准。事实上,它非常小。整个推进器芯片只有指甲盖那么长,燃烧室和喷嘴只有 1 毫米长。它只需要 20 瓦的电流就能工作,在一次测试中以 185 秒的比冲持续产生了 1.25 毫牛顿的推力。从这个角度来看,这比航天飞机上使用的发动机少 5 亿倍的推力。
然而,ICE-立方体推进器的诀窍在于它使用普通水作为推进剂,而普通水是最不易爆、最不易燃的。机载电流产生电解作用,将水分解成氢气和氧气,然后送入燃烧室点燃,产生推力来操纵立方体卫星。
使用水不仅非常环保,还能减少有效载荷,因为不需要加压来储存水,所以储存和处理系统可以更轻、更简单。不过,要在两个维度上制造推进器的燃烧室和喷嘴,需要借鉴微电子技术,使用通常用于加工处理器硅片的微电子机械系统(MEMS)技术,以达到亚微米公差。
这种技术虽然非正统,但它不仅能完成工作,而且还具有可扩展性,可以批量生产微型推进器