日本成功研制水蒸气卫星发动机 或将对太空飞行产生重大意义

航天器在太空飞行,燃料是最大的问题。目前化学推进剂和电力推进是两种最常用的两种方式,但也各有不足。被大家追捧的无工质推进短期内更不会变成现实,但最近日本东京大学的发动机团队就制造了一款“水蒸气发动机”,可以在太空中给卫星提供动力

这台水蒸气发动机被团队设计成了一个小型的纳米卫星,发动机工作时,先通过装置将容器内的液态水进行汽化,然后再将水蒸气从发动机的喷口喷出,为卫星提供动力。目前的这个装置是一个10厘米的长方体,总共可以装满400克水,按照设计人员的计算,如果一颗小卫星4公斤重的话,一次性喷出所有的水蒸气可以将卫星的速度提升50米/秒

水蒸气动力卫星发动机原型

这只是一个验证的原型机,按计划在今年下半年日本执行的第8次国际空间站补给任务中,该水动力发动机原型小卫星将被日本制造的“HTV-8”货运飞船(又称白鹳号)送入国际空间站。届时日本宇航员野口聪一将对小卫星进行常规的测试并加注“燃料”——纯净水,然后再通过空间站上日本希望号实验舱释放到太空中进行轨道实验。科学家将在轨验证水蒸气发动机的性能和提供的动力大小,作为改进该发动机的重要依据。

将放飞水蒸气发动机的宇航员野口聪一

也许有人会说,通过水蒸气喷射所提供的动力太小,根本不实用的话。其实如果水动力发动机如果能够得到完善和发展的话,至少有两点是可以期待的。一是卫星的轨道维持,我们知道现在卫星用于轨道维持的燃料大都是有毒的肼燃料,在轨加注技术已经不是遥不可及,技术成熟后,可以使用太空加油站为卫星加水,可以大幅度提高卫星的使用寿命,降低使用成本。

二是放眼深空,如果这一发展方向是正确的,那么欸来我们可能在月球甚至火星采集到水源,为星际旅行提供动力,至少该发动机项目负责人,东京大学航空航天工学系的小泉宏之教授是这么认为的。无独有偶的是,蓝色起源的老板贝索斯也曾经提过,之所以月球飞船采用氢氧发动机,就是考虑到月球可能采到水,届时可以就地取材生产氢气和氧气。

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实际上,水蒸气提供动力的发动机,只能用在真空环境中而且推力确实有限,未来也不可能成为航天器的主引擎,只可能为那些纳米卫星提供姿态控制或者轨道保持所用。小泉宏之的团队还在开发另一款以高压气体氙为燃料的离子发动机,这被普遍认为是未来星际旅行的主力引擎。

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