碘動力航天器首次完成在軌測試

科技日報北京11月21日電 （記者張夢然）英國《自然》雜誌18日發表的一項工程學研究指出，在電推進系統中使用碘而不是更貴也更難儲存的氙氣，或能提升航天器的性能。研究結果凸顯出碘作為航天業替代推進劑的優勢。

電推進系統通過電力將推進劑轉化為推力。作為當前的主流推進劑，氙氣存在稀少、需要專用加壓設備才能存儲以及商業生產成本高等問題。為保證航天業的長期可持續發展，有必要尋找一種替代推進劑。一個可能的替代選擇就是碘，碘相對氙氣價格低廉、產量豐富，而且可以固態儲存。碘在標準情況下以帶光澤的紫黑色固體狀態存在，但只要在較低壓力下加熱碘，它就會直接從固體昇華為氣體，這使得碘成為離子推進器引擎完美的高效燃料。此前，碘在地面測試中已能達到比氙氣更高的效率，但之前尚未報告過完全使用碘電推進系統的航天器完成在軌運行。

此次，法國ThrustMe公司科學家團隊報告了一個使用碘工質推進系統的小型衞星，成功實現在軌運行。其工作原理是，推進系統首先加熱固態碘使其昇華成氣體，然後在高速電子的轟擊下使其變成碘離子與自由電子，接着帶正電的碘離子被加速至排氣口排出，成功推動目標向前飛。

該推進系統在太空中推動2020年11月6日發射的一個重20千克的立方體衞星，其機動得到了衞星追蹤數據的確認。研究顯示，碘不僅是一種可行的推進劑，還能實現比氙氣更高效的電離化。

研究人員指出，這一演示或加快航天業對替代推進劑的接納，同時也展現出碘在大量航天任務中的應用潛力。比如，碘能顯著推進系統的小型化和簡化，從而得到具有新能力的小型衞星和衞星星座，用於部署、碰撞規避和報廢處置。

總編輯圈點

深空探索疆域的開拓，大大依賴於航空器推進系統的性能。在科幻小説《三體》中，作者劉慈欣描述了利用核聚變能源推進的宇宙飛船。在現實中，可控核聚變能依然處於實驗階段，要真正應用在航天器上，恐怕還需要時間。當然，咱也不必眼巴巴等待這一種帶有科幻色彩的方案變成現實，因為科學家一直在不斷尋找更加高效且可行的推進劑，從而為航天推進系統升級換代提供更多選擇。把廉價的碘用作航天器推進劑，就是這樣一個例子。