麻省理工“新太空時代”會議上，Accion Systems公司介紹由離子液體電噴射空間推進(jìn)器組成的新型推進(jìn)發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)采用“離子液體電噴射推進(jìn)”的方法，適用于從小衛(wèi)星到載人飛船的一系列星際探索航天器。

“霍爾”電推進(jìn)技術(shù)的缺陷

TILE發(fā)動機(jī)使用的“離子液體電噴射推進(jìn)”方法由電推進(jìn)技術(shù)演化而來，后者利用電磁場使帶電原子或離子從衛(wèi)星尾部噴出，從而推進(jìn)衛(wèi)星前行。這種電推進(jìn)技術(shù)發(fā)動機(jī)也被稱為“霍爾效應(yīng)”推進(jìn)器，具有一些缺陷：首先，這種發(fā)動機(jī)必須使用存儲在大型加壓密封容器中的壓縮氣體推進(jìn)劑；其次，“霍爾”推進(jìn)器在很多方面都需要使用電力，例如要先給大量粒子充電以產(chǎn)生電離氣體，隨后加速這種等離子體以推進(jìn)衛(wèi)星。所有這些因素都會增加發(fā)動機(jī)的體積和重量，使發(fā)動機(jī)太過龐大而難以用作小衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)。

TILE技術(shù)細(xì)節(jié)

相比之下，TILE發(fā)動機(jī)的離子液體電噴射推進(jìn)系統(tǒng)更像計算機(jī)芯片，而不是巨型的定制發(fā)動機(jī)。Accion Systems公司將該硬幣大小的推進(jìn)裝置稱為“推進(jìn)器芯片”。這種推進(jìn)器芯片由數(shù)百個噴射器組成，每個噴射器通過使用無毒和非爆炸性鹽溶液推進(jìn)劑產(chǎn)生離子束；36個推進(jìn)器芯片組成的陣列構(gòu)成了TILE模塊的外表面，TILE模塊尺寸為10厘米×10厘米×12.5厘米；在模塊的表面之下是按特定次序排布的其他組件，包括存儲在微型燃料箱內(nèi)的鹽溶液推進(jìn)劑，以及依靠衛(wèi)星太陽能電池板和電池運行的電子設(shè)備。

當(dāng)電源接通時，電池產(chǎn)生的電場可從鹽溶液推進(jìn)劑中提取離子，并使這些離子穿過燃料箱進(jìn)入推進(jìn)器芯片，然后匯集成離子束并噴出，以產(chǎn)生推力。1~4個TILE模塊可推進(jìn)一顆重約50~200千克的小衛(wèi)星，更多模塊組合成更大的陣列，即可在不增加體積的情況下推進(jìn)大型衛(wèi)星的運行。

進(jìn)展與計劃

2017年夏季，公司將測試TILE對極端溫度、真空和發(fā)射沖擊與振動的耐受程度。通過這些測試后，Accion Systems公司計劃將TILE與衛(wèi)星進(jìn)行集成，并發(fā)射至太空。在未來10~15年，Accion Systems公司計劃對該技術(shù)進(jìn)行完善，使其應(yīng)用于火星之旅。公司預(yù)計，如果載人飛船使用傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)，火星之旅將需要大量燃料，載人飛船需搭載4000個“霍爾”推進(jìn)器，僅燃料箱就相當(dāng)于國際空間站大小；但若使用TILE推進(jìn)技術(shù)，發(fā)動機(jī)和燃料系統(tǒng)的總體積僅相當(dāng)于鞋盒大小。