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上海清易
據(jù)外媒報(bào)道，Howe Industries向美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)提交了一份用于推進(jìn)CubeSats的太陽能蒸汽火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案。由于只有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，ThermaSat發(fā)動(dòng)機(jī)使用一個(gè)熱冷凝器將蒸餾水迅速沸騰至超熱蒸汽。
CubeSats由每邊4英寸(10厘米)的標(biāo)準(zhǔn)立方體單元組成，它擁有通過擁一系列小型、簡(jiǎn)單、可快速、廉價(jià)部署的航天器取代大型、復(fù)雜的航天器來徹底改變衛(wèi)星運(yùn)行方式的潛在可能性。
然而它們的小尺寸也意味著在設(shè)計(jì)上需要權(quán)衡。更大的衛(wèi)星可以攜帶數(shù)年甚至數(shù)十年的推進(jìn)劑以保持在空間站上或根據(jù)需要改變軌道，但CubeSats沒有足夠的空間留給推進(jìn)器，更不用說運(yùn)行它們的推進(jìn)劑和動(dòng)力系統(tǒng)了。更糟糕的是，CubeSats通常跟火箭的主要有效載荷一起進(jìn)入軌道，這意味著它們必須避免易燃、易爆、加壓或有毒的推進(jìn)器燃料。
這是不幸的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)CubeSats都部署在近地軌道上，這意味著如果沒有推進(jìn)器它們的軌道就會(huì)迅速衰減并在大氣層中燒毀。這限制了微型宇宙飛船的用途，盡管CubeSats通常被設(shè)計(jì)成建造和發(fā)射都很便宜，但實(shí)際上成本仍在增加。
為了解決這個(gè)問題，Howe Industries正在開發(fā)ThermaSat--一個(gè)可以安裝在CubeSats其中一面的單獨(dú)模塊。其原理非常簡(jiǎn)單：水被加熱到變成蒸汽然而由此產(chǎn)生推力，這在公元一世紀(jì)就已經(jīng)被亞歷山大英雄證明了。
這項(xiàng)技術(shù)實(shí)施難點(diǎn)是在沒有鍋爐、沒有內(nèi)部電源或大型太陽反射器來提供熱量的情況下產(chǎn)生蒸汽。相反，ThermaSat會(huì)用比反射器更少的表面積集中陽光并通過一個(gè)相當(dāng)聰明的熱電容儲(chǔ)存熱量。
ThermaSat項(xiàng)目的研發(fā)工程師Jack Miller指出：“該系統(tǒng)的核心是由相變材料制成的獨(dú)特?zé)犭娙荩梢约泻痛鎯?chǔ)暴露表面20平方英寸(129平方厘米)的太陽熱量。通過使用光子晶體和金色鏡子的組合，完全惰性電容達(dá)到1052 K(779°C)的氣泡工作溫度，由此帶來的特定能量跟鋰離子電池相當(dāng)，但它并沒有爆炸的可能性。而安裝在側(cè)面的太陽能電池板用于機(jī)電設(shè)備、備用加熱和有效載荷的電力儲(chǔ)備。”
據(jù)Howe Industries介紹，ThermaSat重5.4磅(2.4千克)，這其中包含一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)劑負(fù)載--2.2磅(1千克)的蒸餾水，并由兩顆0.07平方英尺(2000立方厘米)CubeSats單元(2U)組成，但它也可以采用一個(gè)--或四個(gè)單元配置。這些推進(jìn)器可以為多達(dá)16顆CubeSat單元的宇宙飛船提供動(dòng)力。當(dāng)水變成蒸汽時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生1.02牛的推力和203秒的比沖量。這足以讓一顆CubeSat在近地軌道上運(yùn)行五年以上或在極近地軌道上運(yùn)行幾個(gè)月而不是幾周。
此外，ThermaSat還為CubeSat、提供了改變軌道的能力，并且可以非常隱蔽地改變軌道，這是因?yàn)樗魵馐菬o法檢測(cè)到的。這意味著航天器可以編隊(duì)隊(duì)形、根據(jù)指令脫離軌道以及避免跟其他衛(wèi)星相撞。
作為第一階段小企業(yè)創(chuàng)新研究(SBIR)撥款的一部分，Howe Industries已經(jīng)為NHS開發(fā)出了這種設(shè)計(jì)，現(xiàn)在它希望在軌道測(cè)試飛行之前能在第二階段撥款下建造出原型機(jī)。
(原標(biāo)題：ThermaSat全新設(shè)計(jì)通過蒸汽噴射推動(dòng)CubeSats)
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