打破 NASA 離子推力系統能源效率紀錄!澳洲博士生靠的是金屬當燃料

作者 | 發布日期 2015 年 09 月 27 日 0:02 | 分類 科技教育 , 能源科技 , 航太科技 follow us in feedly
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航太工程師的福音來了,將享有更多可以運用的資源,因為澳洲有名博士生宣稱打破 NASA 的能源效率紀錄並且發展一種新的離子(ion)推進器。這位博士生發明的離子推進系統(ion propulsion system),其能源和電力運用上十分有效率,它能使現代的太空梭飛行更遠、更快甚至比目前現行的任何一種推力科技便宜。離子推進器(ion thruster)能運用在通訊衛星的位置保持(stationkeeping)和更深入的太空偵探。



新技術的比衝量是 NASA 的一倍多

根據雪梨大學(University of Sydney)的大學報《Honi Soit》,物理博士生候選人 Paddy Neumann發明一個「新類型的離子太空推力」,打破 NASA 目前的能源效率紀錄。然而,Neumann 所創造的技術並不適合用在加速,它潛在的可能是用在運送太空中距離長的貨物,像是從地球運送貨物到火星上。這項研究準備在有同行評審機制的期刊上發表,同時也被譽為創新紀錄的發明。

NASA 最近的能源效率紀錄保持者是 High Power Electric Propulsion(HiPEP System),每秒的比衝量(specific impulse)是9,600(+/-200),相當驚人,但 Neumann 的創新驅力,可以達到14,690(+/-200)。NASA 的離子推進器 HiPEP 是在 2003 年進行實地測試,原本預定用在 NASA 一項野心勃勃的木星冰月軌道器計畫(Jupiter Icy Moons Orbiter Mission),但後來於 2005 年取消。

太空垃圾常見的「鎂」為目前最高效率的燃料

Nuemann 推進系統創新的地方是在於使用新類型的能源,HiPEP 主要是靠氙氣(Xeon)提供電流或電離(ionized),與  NASA  HiPEP 系統完全不一樣。而 Nuemann 的離子推力可以使用各種金屬而非氣體,目前實驗測出來效果最好的金屬是鎂(magnesium)。而鎂是太空中常被發現的太空垃圾(space junk) 的組成份,或許可以回收老舊的衛星,再利用它們成為新的燃料。此外,Nuemann 未來將繼續複製這項研究步驟,尋找更有效率且更省成本的金屬當作驅動力。

有別於目前化學推進器裝置產業的標準,操作方法是透過短時間、高能量爆裂的推力,而且花費十分昂貴。Nuemann 的驅動力是靠短時間、輕微的爆裂以連續的節奏發動,較能保存燃料,所以能達成長途距離的任務。現在,Neumann 正在為這項技術申請專利,這是他和教授 David McKenzie 和Marcela Bilek 一起研究出來的結果。他們預計要在九月月底第15屆的 Australian Space Research Conference 發表他們的研究。未來,Nuemann 和他的團隊有沒有機會和 NASA 攜手合作,也是雪梨大學師生引頸期盼的事。

(首圖來源:Flickr/Bruce Irving CC BY 2.0)

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