航空公司研發可重啟固體火箭發動機以克服傳統技術限制

美國航空公司（Aerospace Corporation）正在推進一項可重啟固體火箭發動機（RSRM）的概念。這種推進配置長期以來面臨工程挑戰，因為傳統固體發動機在點燃後會持續燃燒，無法在飛行過程中調節或關閉。為瞭解決這個問題，美國航空公司與南加州大學（USC）及海軍研究生學院（NPS）合作，研究使用納秒脈衝等離子體放電（NPPD）機制，以克服傳統固體火箭發動機的單次使用限制。

NPPD 是一種由極短（通常少於 100 納秒）、高電壓電脈衝所創造的低温等離子體，已證明在增強燃燒方面具有實用性。研究團隊正在調查 NPPD 是否能增強依賴燃燒產生推力的傳統化學航天推進器。

可重啟固體推進對火箭推進的重要性

固體火箭發動機因其簡單性、長期儲存壽命和高推重比而受到青睞。與液體推進發動機不同，固體發動機沒有渦輪泵、推進劑管線或複雜的閥門組件，使其在機械上相當穩健。然而，這種設計的缺點在於控制：一旦推進劑點燃，燃燒將持續進行，直到燃料耗盡。對於需要多次燃燒時間的任務，例如軌道插入後的 apogee 輕推，這一限制歷來使設計者傾向於液體或混合系統。可重啟的固體發動機將保留傳統固體的機械簡單性，同時恢復與液體發動機相關的某些運作靈活性。

這種組合對於小型衞星運營商特別具有吸引力，因為他們通常無法承擔液體雙組元上級火箭的複雜性，但仍需從其推進系統中獲得多於單次脈衝的推力。

項目負責人、美國航空公司微電子技術部門的高級科學家 Alejandro L. Briseno 表示：「這一進展將大大提高我們衞星的機動性和能力，以支持我們的政府和商業夥伴」。他進一步指出：「透過利用離子液體聚合物，我們創建了一個高效能的系統，發掘了前所未有的潛力，影響任務的持久性、適應性和可持續性。離子液體聚合物結合了離子液體的熱穩定性和聚合物的機械韌性，使推進劑能在廣泛的温度範圍內保持穩定和電化學活性。」

當前研究狀況

目前，研究團隊已設計出一款概念驗證推進裝置，該裝置整合了 NPPD 技術。該裝置使用電子控制的短脈衝等離子體，所需能量極少。其設計具有燃料多樣性，能根據特定任務需求量身定製推進劑。此外，該裝置不使用壓力容器，便於簡單的裝置構造。其緊湊的形狀也將便於整合到各種太空平台中，從立方衞星（CubeSats）到大型航天器皆可適用。根據美國航空公司的説法，早期研究結果令人鼓舞，顯示出在固體火箭推進控制方面的重大進展。

目前，該工作處於實驗階段，於實驗室環境中進行。隨著技術的成熟，NPPD 有望使航天器更有效地參與多階段任務、軌道機動和深空航向修正。