IT之家 2 月 20 日消息，麻省理工學(xué)院（MIT）的工程師們?nèi)〉昧艘豁?xiàng)突破性進(jìn)展，成功開發(fā)出首款全 3D 打印的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)（electrospray engine），這一成果為小型衛(wèi)星（CubeSats）的推進(jìn)系統(tǒng)提供了更高效、低成本的解決方案。
據(jù)IT之家了解，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)通過將電場施加于導(dǎo)電液體，產(chǎn)生高速微滴噴流，從而為航天器提供推力。與傳統(tǒng)的化學(xué)火箭相比，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)在軌道精確操控方面更具優(yōu)勢，因?yàn)槠渫七M(jìn)劑利用效率更高。然而，傳統(tǒng)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的制造依賴于昂貴且耗時(shí)的半導(dǎo)體潔凈室工藝，這限制了其廣泛應(yīng)用。
為打破這一限制，MIT 的研究團(tuán)隊(duì)采用了一種全新的制造方法 —— 全 3D 打印技術(shù)。這種技術(shù)不僅能夠快速生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，而且成本僅為傳統(tǒng)推進(jìn)器的零頭。研究人員利用市場上可獲取的 3D 打印材料和工藝，成功制造出這款發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至有望在軌道上直接打印，因?yàn)?3D 打印技術(shù)能夠在太空環(huán)境中應(yīng)用。
研究團(tuán)隊(duì)通過結(jié)合兩種 3D 打印方法 —— 雙光子打印和數(shù)字光處理（DLP），克服了制造復(fù)雜設(shè)備的挑戰(zhàn)。該設(shè)備由宏觀和微觀組件構(gòu)成，需要無縫協(xié)同工作。雙光子打印技術(shù)利用高精度激光束逐點(diǎn)固化樹脂，能夠制造出極尖銳的發(fā)射器尖端和狹窄均勻的毛細(xì)管，以攜帶推進(jìn)劑。而數(shù)字光處理技術(shù)則通過微型投影儀逐層固化樹脂，用于制造更大的流道塊，確保推進(jìn)劑的儲(chǔ)存和分配。
該原型發(fā)動(dòng)機(jī)包含 32 個(gè)電噴發(fā)射器，能夠穩(wěn)定且均勻地噴射推進(jìn)劑。測試結(jié)果顯示，這款 3D 打印發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與現(xiàn)有的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，甚至更強(qiáng)。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)電壓可以實(shí)現(xiàn)更廣泛的推力范圍，從而減少對(duì)復(fù)雜的管道、閥門或壓力信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的依賴，使發(fā)動(dòng)機(jī)更輕、更便宜且更高效。
“我們希望借助這種制造技術(shù)，讓更多人能夠參與到太空硬件的研發(fā)中，”MIT 微系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（MTL）的首席研究科學(xué)家路易斯?費(fèi)爾南多?維拉斯奎茲-加西亞（Luis Fernando Velásquez-García）表示，“半導(dǎo)體制造技術(shù)與低成本太空探索的理念不符，而我們的目標(biāo)是通過普及化的制造技術(shù)，推動(dòng)高性能太空硬件的發(fā)展。”
未來，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步探索電壓調(diào)節(jié)的優(yōu)勢，制造更密集、更大規(guī)模的發(fā)射器陣列，并嘗試使用多個(gè)電極來分離推進(jìn)劑的電噴射觸發(fā)與噴流形狀和速度的控制。長遠(yuǎn)來看，他們還希望展示一顆完全采用 3D 打印電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的 CubeSat 衛(wèi)星，用于在軌運(yùn)行和離軌操作。
廣告聲明：文內(nèi)含有的對(duì)外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時(shí)間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。