科学家:太空探测器要用水当燃料,蒸汽动力航天器即将诞生

如果有什么东西在阻止我们探索太空,那就是燃料。它是庞大的,也很笨重。探测器必须带有自己的供应才可以。当它耗尽时,它们的灯就会熄灭。但是,如果每个小行星都是一个潜在的停站点,会怎么样呢?通过太空为宇宙飞船提供动力的问题已经解决,太阳能电池板可以提供太空探测器所需的所有电力。但是,如果要移动它,还必须要有推进剂。我们拥有超高效的离子发动机,但即便是启动引擎也需要携带和储备昂贵的氙气。

科学家:太空探测器要用水当燃料,蒸汽动力航天器即将诞生

现在美国宇航局退了一步,回到蒸汽时代。散布在太阳系中的一系列太空探测器告诉了我们一件事:水非常普遍,至少以冰的形式。只要有深坑或裂缝,就有可能存在冻结沉积物。这是一个令人兴奋的机会:随时有可用的燃料。美国国家航空航天局(NASA)资助了一个新原型机,用于测试可加燃料,这就是蒸汽动力航天器的概念。佛罗里达中部大学和蜜蜂机器人公司将其称为WINE实验。它能飞向小行星,进行研究、同时开采水。一旦加满油,它便可以继续下一个目标。

科学家:太空探测器要用水当燃料,蒸汽动力航天器即将诞生

这是我们太空探险家几十年来梦寐以求的东西。而这项技术刚刚迈出了第一步,2018年12月31日,一个微波炉大小的原型“漏斗”被放入真空罐中。里面有一层模拟的小行星土壤。然后航天器收集了自己的燃料,它就可以起飞了。WINE成功地开采了土壤,制造了推进剂,并在从模拟物中提取的蒸汽进行发射。加州大学的行星科学家菲尔·梅茨格说:“我们有可能利用这项技术跳上月球、谷神星、木为二、土卫六、冥王星、水星的两极、小行星——只要有水和足够低的重力。”它甚至不需要土壤,它可以随意降落在一块冰上。

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为什么美国宇航局将卡西尼太空探测器撞毁在土星上呢?实验室的水提取系统可以钻入坚硬的冰和矿物复合材料,可以像混凝土一样坚硬。其制造商蜜蜂机器人公司在一份声明中说:“利用当地资源意味着任务可以从较低的供应量开始,或者将任务扩展到远远超出飞船上物资的范围。”

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水并不是非常有效的推进剂。因此它仅适用于在低重力位置之间弹跳的航天器。但这与现代离子发动机驱动的探测器没有什么不同,例如“黎明”号,它最近探索了矮行星、灶神星和谷神星,在去年便耗尽了昂贵的推进剂。然而,水很容易获得,又便宜。它提供了与“黎明”号离子发动机相同的低推力与持续推进力,只需要添加一个反复加油的选项即可。

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“WINE的设计永远不会耗尽推进剂,因此探索成本会更低。”梅茨格说。 “它还能让我们在更短的时间内探索,因此我们不必等待数年,因为每次新的航天器都会从地球出发。”蒸汽动力探测器可以利用太阳能将冰加热成蒸汽,或者使用小型放射性装置,更甚者两者兼备。这就意味着这种飞行器可以继续探索太阳系的未知区域,例如冥王星。“类似WINE的探测器有可能改变我们探索宇宙的方式。”蜜蜂公司副总裁克里斯·扎克尼说。

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