2022年第二次火箭发射将是美国的维珍轨道公司,该公司计划在北京时间1月13日使用飞机发射一枚火箭,搭载6颗卫星进入预定轨道。
维珍轨道飞机发射火箭
这次吸引人的地方不是一箭6星,也不是使用飞机发射火箭,而是其搭载的一颗SteamSat-2卫星。这颗卫星的推进剂不是化学燃料、也不是电推,而是水,这将是人类首颗水推进卫星。
这颗SteamSat-2卫星是一颗3U立方星,其搭载了120g水,在轨推力可以达到6mN(推力还没有放个屁大,不要笑,电推也差不多如此),比冲可以达到172秒。
水推进卫星
传统化学推进的卫星,推力大,、体积也大,不容易控制推力精度。微电推进、微冷气推进、微激光等离子体推进则具有比冲高、性能调节方便等优点,但推力小,系统相对复杂,在微小卫星质量和面积比例上过大,使得小卫星搭载有效载荷减少。
水推进卫星正是瞄准小微型卫星市场!相比传统化学推进剂和电推进,水推进推力小,调节精度高,并且可以大大减小推进系统本身质量和体积,从而释放这部分载荷空间,使得小卫星可以搭载更多有效载荷,扩大应用范围。
spacex卫星的离子推进器
使用水推进,所需的电压为低电压,没有电离粒子产生,不会对通信系统、光学系统造成影响和干扰,是电信和光学有效载荷的理想选择。
另外,水推进还有一个优点,未来人类实现星际旅行的时候,只要找到有水(或者冰)的星球,就可以补给燃料,而不需要专门携带或者现场制造,对于星际旅行来说确实是个好消息。
火星上发现的水冰
在这里需要澄清一下,这里说水推进其实有点不太严谨,严格地说应该叫做蒸汽推进,只是使用水为原料而已。这些水会使用电能(太阳能)加热,从而变成蒸汽并增大压强,再从微型喷嘴喷出,给航天器提供推力。
水推进系统成本低,卫星寿命长,是目前世界各国争相研究的方向。本次SteamSat-2卫星的水推进系统来自SteamJet Space System公司,除此之外还有美国的深空工业公司、Momentus公司、东京大学都有相关产品开发。
美国普渡大学是这个领域的佼佼者,其开发的微型水推进系统FEMTA,采用直径只有10微米的毛细管设计,末端设有小型加热器。推进系统体积只有0.05立方厘米,质量小于0.1克,这些研究成果将大大改变微小卫星的设计理念。
普渡大学水系统研发团队
除了水卫星外,还有水火箭,这个就更加犀利了,它是使用水为推进剂,要摆脱地球引力,将火箭送出大气层。与水卫星的微弱动力相比,这个所需要的推力不知道大了多少个数量级,看起来就不太可能。
不过无论多困难的东西,总有人去研究,时至今日,还有人在探索永动机呢!美国ARCA Space公司就开发了LAS系列水火箭,其推力非常巨大,但是比冲就无法入目了,只有67,这距离火箭进入太空还差得远呢!
ARCA的水火箭测试
使用水火箭直接将火箭送入轨道目前看来不现实,但是作为化学火箭的助推器还是有前景的,所以ARCA Space公司还在孜孜不倦地钻研,希望有朝一日能将水火箭投入实际使用。
科学的进步总是在各种不可能之中突破,如果一切都可以预测,那么科学的道路一眼就可以看到尽头。因此不要用我们极为有限的知识,去嘲笑别人的鸿鹄之志。
维珍轨道公司发射火箭瞬间
有梦想、有追求的人,迟早会成为天边一颗闪亮之星,而只会日复一日嘲讽别人的人,最终就像一颗微不足道,没人注意的尘埃,坠落大地,再也找不着。
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