在探索宇宙的新篇章中,一种前所未有的电力推进技术正在悄然崛起,它源自新西兰惠灵顿维多利亚大学的一组科学家之手。这项技术的核心,是一种旨在减少对传统化学火箭推进依赖的新型电力推进磁铁,其威力之大,甚至让科学家们在将其送上国际空间站(ISS)前,不得不谨慎考虑如何防止它对其他精密仪器的潜在干扰。
这项技术的全名是应用场磁等离子体动力学(AF-MPD)推进器,由维多利亚大学的派豪-罗宾逊(Paihau Robinson)研究所倾力打造。它利用外加的磁场,将离子加速至前所未有的高速,为航天器的推进提供了一种全新的可能。
为了实现这一技术在太空中的实际应用,科学家们引入了高温超导体(HTS)。尽管名为“高温”,但这些超导体实际上需要在极低的温度下工作,具体来说是-198.15°C。然而,正是这样的超导体,以其几乎为零的电阻,使得产生强大磁场所需的功率大幅降低。
据派豪-罗宾逊太空中心的总工程师兰迪·波洛克(Randy Pollock)介绍,他们正在开发的电磁铁,堪称有史以来最强大的电磁铁之一。这一断言并非空穴来风,因为在2023年,日本名古屋大学已成功在他们的离子推进器上安装了首个超导电磁铁原型,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高达1特斯拉,而功耗却不到1瓦,相较于传统的铜电磁铁,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的可行性,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——Kōkako。这款推进器相较于现有的电力推进系统,具有多方面的优势。它不仅可以使用多种推进剂,提高了灵活性和成本效益,还能在保持高效率的同时,实现更高的功率水平和推力,使其非常适合执行前往月球、火星等遥远目的地的长期任务。
Kōkako推进器的核心,是一个由四个超导胶带线圈组成的磁铁,其大小大约与一个餐盘相当。然而,团队的目标是在未来的迭代中,将其做得更小、更轻,以便更适合太空飞行。
今年,派豪-罗宾逊团队还计划向国际空间站发射一个名为“Hēki”的技术演示器。这个演示器将被安装在旅行者空间公司的“NanoRacks”外部平台上,其名字在毛利语言中意为“蛋”,寓意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,如果一切顺利,它将在今年夏天晚些时候飞向太空。在工作时,它将产生高达0.5特斯拉的磁场。由于Hēki的强大威力,科学家们必须格外小心,以确保它不会损坏国际空间站上的任何仪器。为此,他们进行了大量的设计工作,以满足国际空间站对杂散磁场的严格要求。
派豪-罗宾逊团队还在不断推动技术的创新与发展。他们深知,只有不断探索和尝试,才能为人类的太空探索之路开辟出更多的可能。因此,他们将继续致力于研发更加高效、可靠的电力推进技术,为人类的太空梦想插上翅膀。