美國國家航空暨太空總署（NASA）已經開發出一種先進的推進技術，為未來使用小型太空船執行行星探索任務提供便利。這項技術不僅將使新型行星科學任務成為可能，NASA 的一個商業夥伴已經準備好將其用於另一個目的–延長已在軌道上的太空船的壽命。為工業界尋找使用這項新技術的機會，不僅推進了NASA技術商業化的目標，而且有可能為NASA從工業界獲取這項重要技術用於未來的行星任務開闢一條道路。

美國航太局的新推進技術增強了小型太空船執行未來行星任務的能力，並延長了現有衛星的運作壽命。透過與商業實體合作，NASA 不僅推進了其技術商業化目標，也支持了美國航太產業的全球領導地位。資料來源：諾斯羅普-格魯曼公司

使用小型太空船的行星科學任務將需要執行具有挑戰性的推進機動任務，例如實現行星逃逸速度、軌道捕獲等，這些任務所需的速度變化（delta-v）能力遠遠超過典型的商業需求和目前的先進水平。因此，這些小型太空船任務的第一項啟用技術是能夠執行這些高delta-v 機動任務的電力推進系統。此推進系統必須使用低功率（千瓦以下）運行，並具有高推進劑吞吐量（即在其壽命期內使用高總質量推進劑的能力），以獲得執行這些機動動作所需的衝力。

經過多年的研究和開發，美國國家航空暨太空總署格倫研究中心（GRC）的研究人員創造了一種滿足這些需求的小型太空船電力推進系統–NASA-H71M 亞千瓦霍爾效應推進器。此外，這種新型推進器的成功商業化很快就會提供至少一種這樣的解決方案，以實現下一代小型太空船科學任務所需的高達8 公里/秒的delta-v。這項技術創舉是透過將過去十年中開發的許多先進的大功率太陽能電力推進技術微型化而實現的，這些技術的應用領域包括人類首個環繞月球的太空站–“Gateway”的動力和推進元件。

左圖：格倫研究中心真空設施8 推力架上的NASA-H71M 霍爾效應推進器。右圖喬納森-麥基（Jonathan Mackey）博士在關閉測試設施並抽空之前對推力架進行調試。資料來源：美國國家航空暨太空總署

使用NASA-H71M 電動推進技術的小型太空船將能夠獨立地從低地球軌道（LEO）機動到月球，甚至從地球同步轉移軌道（GTO）機動到火星。這種能力尤其突出，因為向低地軌道和地球同步轉移軌道的商業發射機會已成為常規，而這些飛行任務的多餘發射能力往往被低價出售，用於部署二級太空船。從這些近地軌道出發執行飛行任務的能力可以大大提高月球和火星科學飛行任務的頻率並降低其成本。

這種推進能力也將擴大二級太空船的覆蓋範圍，因為二級太空船歷來僅限於與主飛行任務發射軌跡一致的科學目標。這項新技術將使次級飛行任務能夠大幅偏離主飛行任務的軌道，有助於探索更廣泛的科學目標。

此外，這些次級太空船科學飛行任務在高速飛越遙遠天體時通常只有很短的時間來收集資料。更大的推進能力將允許減速並進入行星軌道進行長期科學研究。

此外，配備了這種強大推進能力的小型太空船將能更好地管理主要飛行任務發射軌蹟的後期變化。對於機載推進能力有限的小型太空船科學飛行任務來說，這種變化往往是最大的風險，因為它們必須依靠最初的發射軌道才能到達科學目標。

目前在低地球軌道上形成的小型太空船巨型恆星群已使低功率霍爾效應推進器成為當今太空中使用最廣泛的電力推進系統。這些系統對推進劑的使用效率非常高，可用於軌道插入、離軌以及多年的避免碰撞和重新定相。然而，由於這些商業電力推進系統的設計注重成本，不可避免地限制了它們的使用壽命，通常只能運作不到幾千小時，而且這些系統只能處理小型太空船初始質量的10%或更少推進劑。

相較之下，受益於NASA-H71M電力推進系統技術的行星科學任務可以運作15,000個小時，處理的推進劑佔小型太空船初始質量的30%以上。這種改變遊戲規則的能力遠遠超出了大多數商業低地軌道飛行任務的需要，其成本溢價使得此類應用的商業化不太可能。因此，美國航太局尋求並繼續尋求與開發創新型商業小型太空船飛行任務概念的公司建立夥伴關係，這些概念對推進劑吞吐量的要求異常高。

諾斯羅普-格魯曼公司的NGHT-1X 工程模型霍爾效應推進器在格倫研究中心8 號真空設施中運作。 NGHT-1X 的設計是基於NASA-H71M 霍爾效應推進器。資料來源：諾斯羅普-格魯曼公司

諾斯羅普-格魯曼公司（Northrop Grumman）的全資子公司太空物流公司（SpaceLogistics）是即將在商業小型太空船應用中使用美國國家航空暨太空總署許可的電力推進技術的合作夥伴之一。任務擴展艙（MEP）衛星服務飛行器配備了一對諾斯羅普-格魯曼公司的NGHT-1X 霍爾效應推進器，其設計以NASA-H71M 為基礎。這款小型太空船的推進能力將使其能夠到達地球同步軌道（GEO），並安裝在一顆大得多的衛星上。一旦安裝完畢，MEP 將充當”推進噴氣包”，將其主航天器的壽命延長至少六年。

諾斯羅普-格魯曼公司目前正在GRC 的11 號真空設施中對NGHT-1X 進行長時間磨損試驗(LDWT)，以展示其全壽命運作能力。 LDWT 由諾斯羅普-格魯曼公司透過一項可全額報銷的《空間法協議》提供資金。首批MEP 太空船預計將於2025 年發射，它們將延長三顆地球同步軌道通訊衛星的壽命。

與美國工業界合作，尋找具有與美國航太局未來行星科學任務類似的推進要求的小型太空船應用，不僅支持美國工業界保持商業航太系統的全球領先地位，也為美國航太局創造了新的商業機會，以便在行星任務需要時獲得這些重要技術。

美國航太局繼續使H71M 電力推進技術成熟化，以擴大美國工業界可利用的數據和文件的範圍，從而開發類似的先進和高能力的低功率電力推進裝置。

編譯來源：ScitechDaily