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麻省理工学院团队利用3D打印技术制造出电喷雾发动机,生产成本低且能在太空中完成制造。该发动机通过发射液滴推进,适合小型卫星,推力可调节。这一创新简化了系统设计,为未来太空探索提供了更灵活、高效的解决方案。

  美国麻省理工学院团队近期利用3D打印技术,成功制造出一款电喷雾发动机,该发动机通过发射液滴实现推进功能。这款设备不仅生产速度快,成本还远低于传统推进器,它利用市售的3D打印材料和技术,甚至能在太空中完成制造过程。相关研究成果已发表在《先进科学》杂志上。

  电喷雾发动机的运行机制是通过对导电液体施加电场,产生高速微小液滴射流,以此推动航天器。这款微型发动机尤其适合小型卫星,例如立方体卫星。相较于化学燃料火箭,电喷雾发动机在推进剂使用效率上更胜一筹,因此更适合执行精细的轨道内机动任务。尽管推力较小,但通过并联多个电喷雾发射器,可以轻松达到所需的推力水平。

  团队此次创新性地结合了两种3D打印方法,解决了制造复杂设备的难题。他们采用还原光聚合打印(VPP)技术,包括数字光处理技术,利用芯片大小的投影仪将光线照射到光敏树脂上,逐层固化形成高精度3D结构。此外,团队还设计了一种夹紧机制连接部件,确保设备的水密性。这使得宇航员能在太空中直接打印卫星发动机,无需依赖地球发送的设备。

  打印出的推进器包含32个电喷雾发射器,协同工作确保推进剂喷流稳定均匀。原型设备的推力性能与现有设备相当,甚至更优。

  进一步研究显示,通过调整推进剂压力和施加于发动机的电压,可以控制液滴流量,实现更宽范围的推力输出。

  研究人员指出,这种方法简化了系统设计,减少了复杂管道、阀门或压力信号网络,提供了一种更轻便、经济且高效的电喷雾推进解决方案。

  3D打印的电喷雾发动机,几乎可以视为航天推进技术的一次重大突破。其快速生产和定制化能力,使太空任务能迅速调整设计,极大提升了执行灵活性和响应速度。特别是在紧急维修或快速部署新卫星的情况下,这种即时生产能力尤为重要。而能在太空中直接制造发动机,意味着未来太空任务将不再完全依赖地球发送的设备,而是能在轨道上实现自我修复和升级。因此,这一创新不仅显著降低了生产成本和时间,还为未来太空探索提供了更灵活、高效的解决方案。

(文章来源:科技日报)