下一代卫星可能会使用空气作为推进剂掠过大气层

知新了了 2024-06-13 11:07:24

我们都知道,轨道上的卫星都是利用火箭推进来保持高度的。这些发动机需要燃料来驱动它们的化学或离子发动机,但是当燃料耗尽时,卫星将无法继续保持轨道,会慢慢地重新进入大气层。

现在,一种不需要机载燃料的新型电力推进装置已经被开发出来。它会将空气颗粒从大气中虹吸出来,并加速它们以提供推力。很像离子发动机,但这一次,燃料来源是空气,这使得它非常适合近地轨道运行。

回顾火箭的发明,我们可以追溯到13世纪左右的古代中国。火药推进的箭用于军事目的,被称为“火箭”,是向敌军发射的。在20世纪,火箭推进技术的进步要归功于被誉为现代火箭之父的罗伯特·戈达德(Robert Goddard)等关键人物。

1926年,戈达德发明了世界上第一枚液体燃料火箭,这导致了新型可控火箭发动机的出现。各种各样的火箭发动机的出现,使人类能够探索月球,并在整个太阳系中有大量的机器人探险家。

位于萨里太空中心的研究小组,希望他们的新设计能让卫星在较低的高度运行,虽然它们会受到更大的大气阻力,但充足的空气供应将允许它们进行调整。这一概念有助于气候监测和建模、卫星通信和地球观测。

在低海拔轨道上,空气很稀薄,但空气动力的电力推进仍然可以利用空气作为推进剂。这个想法与通常使用氙气作为燃料的离子发动机非常相似。氙离子被一系列的带电极板加速到高速,然后离开发动机,产生少量的推力。新的空气推进装置的工作原理非常相似。由于施加在稀薄空气上的摩擦阻力造成的调整将是持续的,但直接从外面的空气中收集燃料,意味着燃料永远不会用完。

发动机成功的基础是进气口,它收集气体分子并将它们引导到推进器。然后,空气分子被推进器电离,这样它们就可以被电磁场操纵。太阳能电池阵列和电池将提供电离所需的能量,并以高速加速电离的空气分子。当空气从推进器中逸出时,它们会产生推力来推动发动机前进。

该团队由萨里航天中心和萨里空气动力学与环境流动中心的学者和工程师组成。英国航天局为该团队提供了25万英镑的资助,为期一年。这将帮助他们将概念推进到完整的设计、测试和轨道力学分析。如果在未来几年取得成功,我们很可能在地球轨道上看到空气动力卫星。

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