商業公司在軌測試新型碘基等離子體推進器
大多數人可能通過碘作為消毒劑的作用而熟悉碘。 但是,如果你在高中化學課上一直保持清醒,那麼你可能看到過加熱碘粉的演示。 因為在大氣壓下,它的熔點和沸點非常接近,所以碘在加熱時很容易形成一種紫色的氣體。 在較低的壓力下,它將直接從固體變成氣體,這個過程被稱為昇華。
事實證明,這可能使它成為高效航太器當中離子推進器的完美燃料。 一家名為ThrustMe的商業公司聲稱,已經首次在太空中展示了一個以碘為動力的離子推進器。 目前在太空中推進效率冠軍是離子推進器,它現在已經在一些航太器上使用。 它的工作原理是利用電力(通常由太陽能電池板產生)從中性原子上剝離一個電子,形成一個離子。 然後一個電氣化的網格利用電磁相互作用,將這些離子高速排出航太器,產生推力,最終提供的速度比化學推進劑高一個數量級。
離子推進器使用更少的材料來產生相同數量的推力,而且,如果有足夠的時間,可以很容易地產生同等的加速度。 碘似乎是常用氙的理想替代品。 它在元素週期表上緊挨著氙,並且通常作為由兩個碘原子組成的分子存在,所以它有可能產生更多的推力。 它甚至比氙更容易電離,失去一個電子的能量要少10%。 而且,與氙不同的是,它在相關條件下很容易作為固體存在,使儲存變得更加簡單。 只要稍加加熱就能將其轉化為離子發動機工作所需的氣體。
碘最大的缺點是它具有腐蝕性,這迫使離子推進器在與它接觸的大部分材料中使用陶瓷。 推進器的設計包括一個充滿固體碘的燃料庫,可以用太陽能電池板驅動的電阻加熱器加熱。 碘本身在一個多孔的氧化鋁材料內,使它不會因發射過程中的振動而碎裂,燃料箱通過一個小管子與電離室相連;當系統在使用后被冷卻時,足夠的碘會在這個管子裡凝固,將燃料與外界隔離。
一旦進入電離室,碘氣就會受到電子的轟擊,這將把其他電子撞開,形成一個等離子體。 然後附近的電網將正離子從這個等離子體中加速出來,產生推力。 電子被從等離子體中提取出來並注入離子束,以保持一切電中性。 熱量提取器被連接到電子裝置和碘管的壁上,當推進器發射時,熱量被重新迴圈到碘燃料中。