在衛星推進技術方面,一項重要的進展為太空科技開啟了新時代。新研發的空氣吸入電推進系統(ABEP)有望徹底改變衛星的運作方式,特別是在極低地球軌道中。傳統的衛星依賴 onboard 燃料來維持其軌道並進行機動,但這種方法存在一些限制:燃料增加了重量,限制了任務的持續時間,並提高了成本。隨著時間的推移,衛星因大氣阻力而失去高度,必須消耗燃料以保持在軌道上。
這項創新使衛星能夠在非常低的高度上可持續運作。新開發的空氣吸入電推進系統挑戰了傳統的推進模型,通過消除傳統推進劑的需求來實現。該系統會收集並利用殘留的氣體顆粒作為燃料,這使衛星能在被稱為極低地球軌道(VLEO)的高度上持續運行。在大約 180 至 250 公里的高度範圍內,仍然有微量的氣體存在。ABEP 系統能夠捕捉這些顆粒,將其電離並加速,以產生推力。這一過程提供了多項主要優勢,包括不需要 onboard 燃料、減少發射質量以及在大氣顆粒可用的情況下幾乎無限的推進能力。
系統最近通過了一項關鍵的設計審查,確認了其技術可行性及進一步開發的準備。該項目名為「無陰極電推進器用於空氣吸入電推進系統」,由 TransMIT GmbH 執行。IQM 正在 ESA 的資助下主導無陰極電推進器的開發,旨在消除空氣吸入系統中對外部中和器的需求。其目標是設計、製造並測試一個能夠穩定運行的原型推進器,使用地球的大氣氣體(N₂/O₂ 混合物),達到至少 50% 的電效率和最低 4,200 秒的比衝。
這項活動建立在 IQM 進行的可行性研究和技術權衡的基礎上,確定了在富含氧氣的反應性環境中無陰極電推進運行的最佳概念。目前原型正在建設中,計劃在可以重現極低地球軌道條件的真空設施中進行測試。推進系統整合了針對這一特定目標的最有前途的解決方案:傳統的高頻離子推進器,具備獨特的無陰極功能特性,消除了對陰極組件的需求。報告指出,雖然陰極是離子推進器運行的關鍵組件,但在 ABEP 概念中實現起來相當困難。
這項成就標誌著歐洲在開發下一代推進系統方面的一個重要里程碑,這些系統將利用大氣中的顆粒作為推進器的燃料,以抵消這些顆粒對衛星施加的阻力,從而實現可持續的衛星星座運行。
空氣吸入推進的採用可能會顯著重塑衛星產業。隨著任務壽命的延長和對燃料的依賴減少,衛星運營商可以降低成本並提高效率。儘管仍在開發中,空氣吸入推進代表了邁向可持續和高效太空運作的重大飛躍。隨著測試的進展和技術的成熟,這項技術可能會很快啟用一類新型衛星,能夠比以往更接近地球運行。這項創新不僅是漸進的改進,而是根本改變了我們對太空推進的思考方式。




