麻省理工学院的工程师正在开发一种新的航天器推进系统，结合了传统化学火箭的优势与电动推力器的效率和精度。这项技术可以为小型卫星在太空中提供更大的灵活性。未来的航天器将不再依赖于不同类型机动操作的独立燃料系统，而是可以使用一种单一推进剂来进行快速运动和缓慢精确的调整。该方法的核心是一种可以与化学和电推系统共同工作的专用燃料。迄今为止，这些技术通常需要独立的推进剂和硬件，增加了重量和复杂性。“如果你可以将化学和电推进结合在一个小型系统中，那就是两全其美，”之前在麻省理工学院航空航天系工作的博士后阿梅莉亚·布鲁诺说。“这为小型卫星在科学、观测和更有趣的任务上提供了更多可能性，所有这一切都可以在更小、更便宜的平台上实现。”布鲁诺是发表在《推进与动力期刊》上的一项新研究的主要作者。研究展示了一种由美国空军开发的“绿色单组分推进剂”，最开始用于化学推进，现在也可以成功为被称为电喷推力器的微型电动推力器提供动力。将化学和电推进结合在一起电喷推力器是小型火箭引擎，大约像一枚一角硬币的大小。它们利用电场对液体推进剂中的粒子充电，然后将这些粒子排放到太空中，从而产生推力。这些推力器极其高效，并且非常适合进行渐进和精确的机动。例如，它们可以在消耗极少燃料的情况下，慢慢推动航天器完成长途星际旅行。化学推力器则承担着不同的任务。它们提供强大的推力爆发，使航天器能够快速加速、减速、上升、下降或改变位置。通过确定一种可以为两种系统提供动力的推进剂，麻省理工学院的研究人员相信可以显著扩展小型卫星的能力。该团队目前正与NASA合作进行绿色推进双模式任务，这是一个手提箱大小的立方卫星，配备了一个化学推力器和四个电喷推力器。所有这些推力器都将从一个单一的油箱中获取燃料。该任务将是首次在小型航天器上测试这种双模式推进系统的尝试。如果成功，这项技术可能帮助小型卫星向地球轨道之外的更远地方探测。“我们可以将立方卫星发送到火星或小行星带，在那里它们可以慢慢航行，使用电喷推力器，”研究共同作者、麻省理工学院航空航天学院的米格尔·阿莱曼·维拉斯科教授保罗·洛萨诺说。“然后可以快速使用化学推力器来查看有趣的特征。您将有更多的灵活性去做更多的事情。”离子液体推进剂的重要性洛萨诺的实验室开发、制造并测试电喷推进系统，适用于从午餐盒大小到小型随身行李大小的卫星。与大型航天器相比，这些紧凑的卫星发射成本低得多。然而，它们的较小尺寸要求同样紧凑的推进系统。电喷推力器非常符合这一要求。洛萨诺实验室制造的设备大约像指甲大小。每个推力器位于包含离子液体推进剂的储存器上方。当与电池连接时，电荷施加到液体中的离子上。然后这些带电粒子通过推力器中的微小开口被排出，产生推力。在过去的十年中，洛萨诺的团队在不同的工作条件下以及多种离子液体燃料下测试了许多设计。“离子液体非常稳定，甚至在太空中也能保持液态，这并不是很多材料所能做到的，”布鲁诺说。“而且它基本上是一个离子海洋，这就是我们围绕其基础技术的原因，这样我们就能够将这些离子抽出形成电喷。”麻省理工学院的研究人员还与美国空军合作，开发了一种新的离子液体燃料，称为“先进航天器能量安全无毒推进剂”（ASCENT）。这种推进剂最初是为化学推进系统设计的。ASCENT作为一种更安全的替代方案被创造出来，以取代传统用于许多航天器推进系统的高度毒性燃料肼。“ASCENT恰好是一种离子液体混合物，”布鲁诺说。“我们说，嘿，这就是我们通常使用的东西。从理论上讲，这应该可以工作。让我们去弄清楚如何操作。”在电喷推力器中测试ASCENT为了评估这种燃料，布鲁诺、洛萨诺及前麻省理工学院研究生马修·科拉多进行了系列实验，使用了由ASCENT供电的电喷推力器。每个推力器都连接到一个小巧立方体形状的储存器，大小大约与乐高砖块相似。研究