據(jù)《南華早報》報道，北京航空航天大學(xué)的研究人員在開發(fā)能夠在太空中持續(xù)更長的“吸氣式”衛(wèi)星方面取得了進(jìn)展，新發(fā)現(xiàn)能夠減少太空沖擊波對衛(wèi)星穩(wěn)定性的負(fù)面影響，在這項技術(shù)的競爭中，中國已經(jīng)迅速趕上。

1.變大氣資源為推進(jìn)劑，有效減少沖擊波負(fù)面影響

“吸氣式”衛(wèi)星依靠的是吸氣式電力推進(jìn)技術(shù)，這項技術(shù)利用太陽能電池板或核反應(yīng)堆產(chǎn)生的電力給粒子充電并排斥粒子以產(chǎn)生動量，這使得它們能夠被送入近地軌道，收集稀薄的空氣作為推進(jìn)劑，以在低至 100 公里的高度(接近太空和大氣之間的邊界)停留更長時間。

中國航天當(dāng)局投入了大量資源來開發(fā)這項技術(shù)，并測試了一些原型機(jī)。據(jù)一些研究論文稱，它可以比在更高高度運行的衛(wèi)星更詳細(xì)地捕捉地面上的信息。

然而，技術(shù)上的挑戰(zhàn)仍然存在，包括需要有一個足夠大的分子收集器來捕獲所需的粒子數(shù)量，從而產(chǎn)生一個合理的推力。研究人員還發(fā)現(xiàn)，沖擊波可能發(fā)生在太空中，并使高速運動的物體不穩(wěn)定，還可能將分子驅(qū)逐，降低設(shè)備收集推進(jìn)劑的能力，并縮短其壽命。

由北京航空航天大學(xué)空間與環(huán)境學(xué)院湯海濱教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員進(jìn)行的計算機(jī)模擬顯示，用來收集空氣粒子的分子收集器越大，產(chǎn)生的沖擊波就越大。因此有效的方法是利用太空中的大氣資源，將它們用作電力推進(jìn)的推進(jìn)劑，以補(bǔ)償衛(wèi)星的阻力。

2.中國技術(shù)后來居上，測試機(jī)器性能比國外更高效穩(wěn)定

“吸氣式”衛(wèi)星的想法早在20世紀(jì)50年代就由美國空間工程師Sterge Demetriades提出，他是中國航天火箭之父錢學(xué)森的學(xué)生。在接下來的幾十年里，包括日本在內(nèi)的其他國家的研究人員提出了各種各樣的建議，但這些建議仍停留在紙上。

2018年，波蘭和意大利空間工程師制造的一個吸氣式電力推進(jìn)引擎在地面的真空室中進(jìn)行了測試，首次證明該技術(shù)確實可以產(chǎn)生推力，盡管非常小。歐洲航天局計劃開發(fā)能在200公里高空運行的吸氣式衛(wèi)星，但是衛(wèi)星的發(fā)射日期仍不清楚。

圖源：北京控制工程學(xué)院

在這場競賽中，中國雖然是后來者，但已經(jīng)迅速趕上。去年，北京控制工程研究所和廣州中山大學(xué)的研究人員在一個地面測試設(shè)施建造并啟動了一個全尺寸發(fā)動機(jī)。研究人員稱，與歐洲的發(fā)動機(jī)分兩步加速粒子不同，中國的設(shè)備使用了更多的階段來實現(xiàn)更平穩(wěn)、更高效的性能。

北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所的另一個團(tuán)隊成功地將充電區(qū)域從粒子加速室擴(kuò)展到空氣收集裝置的內(nèi)表面。據(jù)研究人員稱，這種獨特的技術(shù)也被用于中國的高超音速武器項目，可以消除空氣湍流，并產(chǎn)生具有更大推力的等離子體。

據(jù)研究所的研究人員稱，北京正在開發(fā)的一顆衛(wèi)星將不攜帶燃料，只有一個重達(dá)10公斤的吸氣式發(fā)動機(jī)，它將能夠在180公里的高度停留至少5年。