在探索宇宙的征途中,科学家们正致力于一项可能改变航天推进技术的创新。来自新西兰惠灵顿维多利亚大学的一支科研团队,正紧锣密鼓地开发一种新型电力推进磁铁,旨在减少对化学火箭的依赖,为未来的太空旅行开辟新路径。
这项技术的核心,是应用场磁等离子体动力学(AF-MPD)推进器,它利用外部磁场加速离子,达到惊人的速度。尽管AF-MPD推进器的概念自上世纪70年代就已提出,但维多利亚大学的派豪-罗宾逊研究所可能是首个在真实太空环境中测试这一技术的团队。
为了实现这一目标,研究团队采用了高温超导体(HTS)。尽管名为“高温”,但这些超导体仍需在极低的温度下工作,具体为-198.15°C。高温超导体的特性在于其电阻极低,意味着它们能以极低的能耗产生强大的磁场。
派豪-罗宾逊太空中心的总工程师兰迪·波洛克在接受采访时表示,他们正在开发的电磁铁堪称史上最强。此前,日本名古屋大学已在离子推进器上成功安装了超导电磁铁原型,并在测试中成功发射了推进器上百次。该电磁铁产生的磁场强度达到1特斯拉,而功耗不足1瓦,相比传统的铜电磁铁,输入功率降低了99%,磁场强度却提升了三倍。
为了进一步验证这一技术,派豪-罗宾逊团队正在惠灵顿的实验室中开发自己的推进器,命名为Kōkako。据维多利亚大学网站介绍,Kōkako推进器相比现有的电力推进系统具有多项优势,包括可使用多种推进剂,提高了灵活性和成本效益,同时能在保持高效率的同时实现更高的功率水平和推力,非常适合月球、火星等远距离太空任务。
目前,该团队已研发出由四个超导胶带线圈组成的磁铁,大小相当于一个餐盘。他们正计划进行更小的迭代,以减轻重量,使其更适合太空飞行。今年,派豪-罗宾逊团队还将向国际空间站发射一个名为“Hēki”的技术演示器,该演示器将被安装在旅行者空间公司的“NanoRacks”外部平台上。Hēki在毛利语中意为“蛋”,象征着这可能是太空飞行新时代的开端。
“Hēki”将在旅行者空间的设施中进行最后的测试,预计在今年夏天晚些时候升空。在工作时,它将产生高达0.5特斯拉的磁场。然而,由于其强大的磁场,科学家们必须谨慎操作,以防对国际空间站上的其他仪器造成干扰。兰迪·波洛克表示,为了满足国际空间站严格的杂散磁场要求,他们进行了大量的设计工作。
为了全面评估Kōkako推进器的性能,派豪-罗宾逊团队还在进行一系列地面测试,以确保其在太空中的可靠性和效率。随着这些测试的推进,人类向深空探索的梦想正逐步变为现实。