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电喷雾推进器使小型卫星更强大

经过Rob Matheson,麻省理工学院新闻办公室|2015年3月11日

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Accion系统公司开发了一种商用电喷雾推进系统,该系统由微型芯片制成,为小型卫星提供推力。图片来源:Accion Systems小型卫星正日益成为地球成像、通信和其他应用的流行工具。但它们有重大的控制问题:一旦进入太空,它们就不能准确地对准相机或改变轨道,通常会在几个月内坠毁并烧毁。

这些卫星缺少的是一个可行的推进系统,说麻省理工学院航空公司Alumna Natalya Brikner Phd '15,Acion Systems联合创始人兼首席执行官。“你可以用令人惊讶的能力制作卫星的卫星大小,但它不能恰当地操纵并从轨道上逐渐落下,”她说。“人们正在等待解决方案。”

现在Accion已经开发了一种商用电喷雾推进系统——他们的第一个系统大约有一包口香糖那么大——由微型芯片制成,为小型卫星提供推力。在其他优势中,Accion模块的制造成本大大低于目前的替代品。

该技术可以实现低成本卫星,例如被称为“立方体”的卫星,以便对各种商业和研究应用变得更加可行,包括高级成像和通信,许多卫星可以提供全球覆盖。

“这需要推进,但是这么小的事情,它不会干扰小型卫星已经已经拥有的小卫星,”航空技术顾问Paulo Lozano表示,这是一个潜在技术的航空和宇航员副教授。

他补充说,这项技术最终可以让小型初创企业——甚至是没有充足资金支持太空项目的国家——有机会使用低成本的卫星进行太空探索。“这就是其他人所说的‘空间民主化’,”洛扎诺说。“我认为这将有助于实现这一目标。”

另一个Accion联合创始人是Louis Perna '09,SM '14,他共同发明了该系统,现在引导了产品开发。

包装一拳

Accion的第一个商业系统是MAX-1,一个模块,包括八个芯片 - 每个约1平方厘米,2毫米厚 - 可以在卫星的任何地方应用。在地球上,它提供足够的推力来“在一张纸上移动”,“Brikner说。但在太空中,它可以推动立方体,或略大的卫星。

Accion的首个产品MAX-1(此处显示)是一个模块,包括八个芯片 - 每个约1平方厘米,2毫米厚 - 可以应用于立方体上的任何位置,以帮助其机动,并补偿大气拖动。图片来源:Accion Systems该模块有一个塑料罐,储存无毒、不挥发的液体盐推进剂。在储层的上方是芯片,每个芯片都有一个约500个尖头的多孔基底,在其上方是一个带有小孔的萃取网格。(毛细管力使推进剂从储层流向基材尖端。)

当在尖端和栅格之间施加高电压时,带电离子通过孔突出。“当你提取并加速这些离子时,这种势头交换在相反的方向上推动了航天器,”预知者解释道。

Accion在7月份推出Max-1的目标,并计划在今年年底之前开始将系统运送给客户。

由于该模块没有增压罐,笨重的阀门,或中和阴极,它有更高的推力质量比比低功率,等离子离子发动机-这意味着它有一个冲击。今年1月,Accion在麻省理工学院的一个真空室中测试了MAX-1的微型版本,称为MIN-0。研究小组在施加一定的电压后,测量了释放的离子的发射电流。从这个实验和其他实验中,他们得出结论,MAX-1每平方米可以提供大约100微米牛顿的力。

这是足够的推力,例如,稳定从国际空间站发射的立方体,并弥补大气阻力,“这是将[小卫星]拉入大气层的力量,在他们烧毁的地方,”布里克纳说。

然而,Lozano补充说,随着每年发射几十颗小型卫星,该系统还可以帮助控制它们在太空中的停留时间,这样它们就不会成为漂浮的太空垃圾。他说:“你可以爬到一个阻力较小的轨道上,并在那里停留更长时间,然后使用相同的推进系统重新进入(大气层)。”

不再是高级珠宝了

布里克纳说,虽然制造低成本的化学推进系统是可能的,但并不实用。化学系统是由爆炸性加压罐制成的,而携带小型卫星进入太空的大型火箭不允许携带这种罐。“所以它们很容易生产,但不允许任何人使用,”布里克纳说。

因此,电动推进系统更安全,更流行替代品。但是,这些都是昂贵的,因为它们使用稀有的气体氙是作为推进剂,这也需要对储存的加压。Accion的推进剂是一种液体盐材料,在结构上与常见的表盐相似,可以大量制造。

通过这种新颖的推进剂,以及简单的设计,即系可以批量制造模块 - 非常像电脑芯片 - 以大约200左右。根据Brikner的说法,这与其他电动推进系统一样十分之一。“我们不希望他们再像定制珠宝一样,”她说。

环会起飞

Accion于2012年推出,当时Brikner和Perna来到空间推进实验室,罗扎诺指导。当时,Lozano是一种逼近电动推进系统 - 环绕技术的前兆 - 他于2004年大约左右在麻省理工学院工作。

业界已经听到了这项技术的风声:“我记得当时马上就听说有人想要购买或授权这项技术,”佩纳说。几个月后,“一个创业的机会来了。”

对于PERNA,这是一个第一个启动体验。但对于Brikner来说,这是第二次机会:2009年,她推出了Asteria Micropropulion,这是一个旨在为小型卫星制作基于化学发射器的创业机构。它开始后很快就完成了。“我从未想过我有另一个机会做一个空间推进公司,”Brikner说。“那么当机会出现时,我说,”我有另一个拍摄?这难以置信。'”

那么,哪个麻省理工学院的企业资源是球队用来启动戒备?“我觉得我们已经使用了所有这些,”布里克纳说,笑。

例如,企业指导服务的企业家建议团队建立商业计划并获得资金。Martins-In-Residence在Martin Trust Center for Mit Mit创业中心帮助他们通过他们对法律支持,资金和运营的错误进行工作。“我们有很多洞来挖出,他们有用,”布里克纳说。

2014年,Accion进入了全球创始人的技能加速器(GFSA),这是信托中心的夏季孵化器,在那里他们根据一致的反馈,他们花费了大部分时间给客户定制了技术。这在对客户需求方面取得了有价值的价值。“我们震惊了,这是多么有价值,”Brikner说,补充说,“这是我们没有停止做的事情。”

GFSA帮助将Perna从严格的技术心态转移到外国商业计划,客户服务和管理的外国概念。“该计划对连接[企业家精神]基本零背景的人提供了基本概念的人非常有帮助,并帮助您框架您在这些概念中与您的公司一起做什么,”他说。

目的现在总部位于马萨诸塞州索马维尔的格林城实验室,在那里继续调整其技术,同时准备即将推出的推出。

未来,Lozano说,Accion的系统可以使小型卫星能够仅为更大的卫星执行任务 - 例如探索月亮。小卫星尚未能够达到适当的轨道以获得这些任务。“但如果你被困在你不想要的轨道上,你可以使用推进来到这些有趣的地方,”他说。“我认为这是一个游戏变换器。”


了下:航空航天+防御


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