NASA研发高功率电推进系统 用于未来火星探索

NASA近日授予美国航空喷气-洛克达因公司价值6700万美元的合同，用于研制先进电推进系统。这种新的推进系统推力将是当前离子推进器的两倍，可为未来小行星和火星探索任务提供动力。

以“霍尔”推进器为基础

该高功率电推进系统将以“霍尔”推进器为基础。“霍尔”推进器通过强电场加速氙气以生成推力，比传统化学燃料火箭发动机具有更高燃料效率。近期，NASA格伦研究中心对13千瓦的“霍尔”推进器原型进行了测试，验证了技术成熟度，工业界可继续研发高功率太阳能电推进技术，最终实现具备飞行资质的推进系统。

▲“霍尔”推进器原型正在进行测试

提高燃料效率和推力

NASA表示，计划建造的电推进系统将使空间任务燃料效率比当前化学燃料火箭推进器提高10倍，这对于未来载人火星任务、太阳系探索任务而言至关重要，可使商业卫星利用更少燃料进行在轨机动操作。当前，电推进技术已用于一些商业通信卫星和科学探测器，如NASA“黎明”任务，该任务正使用机器人航天器探索小行星带矮行星“维斯塔”。

在小行星重定向任务中试验

NASA空间技术任务理事会副局长史蒂夫·尤尔齐克表示，更高功率可实现更高推力。航空喷气-洛克达因公司将为NASA研发更高功率的太阳能电推进技术，NASA当前计划是在“小行星重定向机器人任务”中对其进行飞行试验。小行星重定向任务将利用无人航天器从小行星表面采集一块巨石，然后将其移至月球轨道。根据NASA小行星重定向任务计划，获取巨石的任务将在2020～2021年发射，并于2025～2026年由“猎户座”飞船将航天员送往月球轨道的巨石进行观测、记录和样本采集。NASA表示，目标是在执行载人深空探索任务前实践任务程序并验证技术，如先进电推进系统和大面积太阳能电池板，最终实现火星任务。尤尔齐克称，NASA计划利用这种“太阳能电推进”（SEP）系统向火星发送无人航天器及货物。

研发计划

NASA在新闻发布中表示，航空喷气-洛克达因公司将管理综合电推进系统的研发和交付工作。该系统由推进器、功率调节单元、低压氙气流控制器和电力线束组成。NASA格伦研究中心已验证了13千瓦的“霍尔”推进器原型和功率调节单元，航空喷气-洛克达因公司可用其作为设计参考。

格伦研究中心航天飞行系统理事会负责人布莱恩·史密斯表示，多个离子发动机可以聚集起来共同生成行星际航天器所需的功率，使综合电推进系统针对不同类型任务进行调节。通过集成多个离子发动机实现50千瓦的电推进能力，就能执行重要的轨道转移任务，这将是把资产送往深空的起点，是深空探索的下一步。

该合同周期为36个月，选项包括NASA采购电推进装置以在小行星重定向任务和其他航天器任务中飞行。另一个可使用高功率推进器的任务是NASA计划在2022年发射的无人火星轨道器，该轨道器将接管当前在火星轨道运行的老旧航天器的通信中继任务。NASA通过这种卫星进行地面控制器与火星表面探测器之间的数据传输。

NASA正在资助轨道ATK公司和可部署空间系统公司的先进太阳能电池阵列项目，这些项目研发发电系统，为新型离子推进器提供所需电力。

来源：美国《航天新闻》网/图片来自互联网