碘,冲出天际的新应用

当我们提起碘时,大多时候想到的可能是它能够作为消毒剂使用,或者是它能作为一种额外成分被添加在食盐中。现在,在一项新发表于《自然》杂志的研究中,首次显示了它还可以成为卫星推进器的优秀推进剂。推进系统对许多卫星来说都是非常重要的部分,卫星需要这种系统来执行一些空间上的机动操作,比如轨道转移、避免碰撞、轨道维护等等。在航天工业中,推进技术的选择非常关键,因为它决定了所需推进剂的质量大小。电力推进系统,比…

碘,冲出天际的新应用

在我们提到时,大多数情况下想起的可能是它可以做为消毒液应用,或是是它能当作一种附加成份被加上在食用盐中。如今,在一项新发布于《自然》杂志期刊的探讨中,初次表明了它可以变成通讯卫星推进器的出色推进剂。

推动系统软件对很多通讯卫星而言是十分关键的一部分,通讯卫星必须这类操作系统来运行一些室内空间上的机动性实际操作,例如路轨迁移、防止撞击、路轨维护保养这些。在航天航空中,推进技术的选取十分重要,因为它决策了所需推进剂的品质尺寸。

电力工程推动系统软件,例如正离子推进器便是一种很有吸引的挑选,由于这种应用电能来加快推进剂的系统软件拥有很高的燃料高效率。因为通讯卫星的发电量比较有限,因而电力工程推动系统软件通常只应用一种推进剂,以最大限度地提升其推力的输出功率比。

碘是一种在大气压力下溶点和熔点十分靠近的化学物质。当升温时,碘非常容易产生蓝紫色汽体。在较低的工作压力下,它能立即从固态提升为汽体。而这一特点,使它在一段时间至今,一直被生物学家以为是推进器燃料的一个出色备选。如今,一家名叫ThrustMe的研究精英团队初次演试了在空间中用碘做为燃料推动正离子推进器

离子推进器是一类燃料高效率很高的电子器件推进器,它早已被用作很多通讯卫星上,其基本工作原理是用电量(通常由太阳能光伏板造成)从中性原子上脱离一个电子器件,产生一个正离子。随后,一个通了电的电力网会运用电磁感应相互影响,将这种通电化学物质快速排出来四轴飞行器,造成推力。

现阶段,稀有气体是这种推动体系的一种关键推进剂。但它的弊端也很显著,这类化合物十分稀缺,在地球大气中的成分不上千万分之一,产品成本价格昂贵。并且做为一种汽体,氙要存储在压力容器中,这必须配置专业的机器设备。

碘好像是氙的一种理想化代替品。在化学元素表上,它紧挨着氙,拥有与氙相仿的原子质量。此外,碘比氙更非常容易水解,丧失一个电子器件所需消耗的能量转换是氙的10%。并且与氙不一样的是,碘在自然的储藏量更为丰富多彩,价钱也低许多。在储存层面,它在非充压情况下是以固态方式出现的,这促使它的存储也比氙要非常容易得多。只需略微加温,它就可以转换为运作正离子推进器时所需的汽体。

在此项探究中,科学研究工作人员设计方案了一个可满载固态碘的燃料库,这一燃料库可以根据太阳能光伏板推动的电加热器加温。碘自身存有于一个多孔结构的三氧化二铝原材料中,那样可以避免他们在发送全过程中遭受震动而粉碎。燃料库根据一根小管与电离室联接,当系统软件被采用过、再被制冷以后,会出现充足多的碘在这一根小管中凝结,将燃料与外部世界分隔。

一旦进到电离室,碘汽体便会遭受电子器件的负电子,这种电子器件会与别的电子器件相碰,产生等离子。随后在他们周边的电力网就能加快等离子中的共价键,造成推力。热获取器则被联接到电子产品和配有碘的小管的内壁,当推进器发送时,发热量会反复进到碘燃料中。这促使当推进器做到平稳情况时,挥发碘所需的输出功率能降至一泰利斯。

全部设备十分紧密,所占室内空间等同于一个周长为10公分的正方体,品质仅为1.2KG。并且,依据一些规范,它比应用氙做为推进剂的推进器的特性出色50%。

但是,碘做为一种推进剂原材料也并不是恰如其分。它较大的不足之处是具备腐蚀,会与绝大多数金属材料产生反映。这促使科学研究精英团队务必用瓷器和高聚物等物质来维护推动体系的部位构件。此外,固态碘必须大概10分钟左右才可以变化为等离子,这将会造成当路轨上将要产生撞击状况时,碘没法给予更快的推进剂。

但总而言之,这也是十分非常值得喜悦的結果。由于假如我们要想更为可持续性地开展探索宇宙,进一步处理造成很多空间碎片的问题,就一定在全部通讯卫星上面安裝推动系统软件。因而,拥有比传统式推进剂氙更出色主要表现的碘,也许会是超过这一目的的重要途径。

#写作精英团队:

文:不二北斗定位系统

#参照由来:

https://www.thrustme.fr/post/49-world-s-first-demonstration-of-an-iodine-electric-propulsion-system-in-space

https://www.newscientist.com/article/2297957-iodine-powered-satellite-successfully-tested-in-space-for-first-time/

https://arstechnica.com/science/2021/11/new-iodine-based-plasma-thruster-tested-in-orbit/

#图片出处

封面照片:ThrustMe

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