“芯片型”离子液体电喷射空间推进器

麻省理工“新太空时代”会议上，Accion Systems公司介绍由离子液体电喷射空间推进器组成的新型推进发动机，该发动机采用“离子液体电喷射推进”的方法，适用于从小卫星到载人飞船的一系列星际探索航天器。

“霍尔”电推进技术的缺陷

TILE发动机使用的“离子液体电喷射推进”方法由电推进技术演化而来，后者利用电磁场使带电原子或离子从卫星尾部喷出，从而推进卫星前行。这种电推进技术发动机也被称为“霍尔效应”推进器，具有一些缺陷：首先，这种发动机必须使用存储在大型加压密封容器中的压缩气体推进剂；其次，“霍尔”推进器在很多方面都需要使用电力，例如要先给大量粒子充电以产生电离气体，随后加速这种等离子体以推进卫星。所有这些因素都会增加发动机的体积和重量，使发动机太过庞大而难以用作小卫星推进系统。

TILE技术细节

相比之下，TILE发动机的离子液体电喷射推进系统更像计算机芯片，而不是巨型的定制发动机。Accion Systems公司将该硬币大小的推进装置称为“推进器芯片”。这种推进器芯片由数百个喷射器组成，每个喷射器通过使用无毒和非爆炸性盐溶液推进剂产生离子束；36个推进器芯片组成的阵列构成了TILE模块的外表面，TILE模块尺寸为10厘米×10厘米×12.5厘米；在模块的表面之下是按特定次序排布的其他组件，包括存储在微型燃料箱内的盐溶液推进剂，以及依靠卫星太阳能电池板和电池运行的电子设备。

当电源接通时，电池产生的电场可从盐溶液推进剂中提取离子，并使这些离子穿过燃料箱进入推进器芯片，然后汇集成离子束并喷出，以产生推力。1~4个TILE模块可推进一颗重约50~200千克的小卫星，更多模块组合成更大的阵列，即可在不增加体积的情况下推进大型卫星的运行。

进展与计划

2017年夏季，公司将测试TILE对极端温度、真空和发射冲击与振动的耐受程度。通过这些测试后，Accion Systems公司计划将TILE与卫星进行集成，并发射至太空。在未来10~15年，Accion Systems公司计划对该技术进行完善，使其应用于火星之旅。公司预计，如果载人飞船使用传统发动机，火星之旅将需要大量燃料，载人飞船需搭载4000个“霍尔”推进器，仅燃料箱就相当于国际空间站大小；但若使用TILE推进技术，发动机和燃料系统的总体积仅相当于鞋盒大小。