科學家:太空探測器要用水當燃料,蒸汽動力航天器即將誕生

如果有什麼東西在阻止我們探索太空,那就是燃料。它是龐大的,也很笨重。探測器必須帶有自己的供應才可以。當它耗盡時,它們的燈就會熄滅。但是,如果每個小行星都是一個潛在的停站點,會怎麼樣呢?通過太空為宇宙飛船提供動力的問題已經解決,太陽能電池板可以提供太空探測器所需的所有電力。但是,如果要移動它,還必須要有推進劑。我們擁有超高效的離子發動機,但即便是啟動引擎也需要攜帶和儲備昂貴的氙氣。

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現在美國宇航局退了一步,回到蒸汽時代。散佈在太陽系中的一系列太空探測器告訴了我們一件事:水非常普遍,至少以冰的形式。只要有深坑或裂縫,就有可能存在凍結沉積物。這是一個令人興奮的機會:隨時有可用的燃料。美國國家航空航天局(NASA)資助了一個新原型機,用於測試可加燃料,這就是蒸汽動力航天器的概念。佛羅里達中部大學和蜜蜂機器人公司將其稱為WINE實驗。它能飛向小行星,進行研究、同時開採水。一旦加滿油,它便可以繼續下一個目標。

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這是我們太空探險家幾十年來夢寐以求的東西。而這項技術剛剛邁出了第一步,2018年12月31日,一個微波爐大小的原型“漏斗”被放入真空罐中。裡面有一層模擬的小行星土壤。然後航天器收集了自己的燃料,它就可以起飛了。WINE成功地開採了土壤,製造了推進劑,並在從模擬物中提取的蒸汽進行發射。加州大學的行星科學家菲爾·梅茨格說:“我們有可能利用這項技術跳上月球、穀神星、木為二、土衛六、冥王星、水星的兩極、小行星——只要有水和足夠低的重力。”它甚至不需要土壤,它可以隨意降落在一塊冰上。

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為什麼美國宇航局將卡西尼太空探測器撞毀在土星上呢?實驗室的水提取系統可以鑽入堅硬的冰和礦物複合材料,可以像混凝土一樣堅硬。其製造商蜜蜂機器人公司在一份聲明中說:“利用當地資源意味著任務可以從較低的供應量開始,或者將任務擴展到遠遠超出飛船上物資的範圍。”

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水並不是非常有效的推進劑。因此它僅適用於在低重力位置之間彈跳的航天器。但這與現代離子發動機驅動的探測器沒有什麼不同,例如“黎明”號,它最近探索了矮行星、灶神星和穀神星,在去年便耗盡了昂貴的推進劑。然而,水很容易獲得,又便宜。它提供了與“黎明”號離子發動機相同的低推力與持續推進力,只需要添加一個反覆加油的選項即可。

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“WINE的設計永遠不會耗盡推進劑,因此探索成本會更低。”梅茨格說。 “它還能讓我們在更短的時間內探索,因此我們不必等待數年,因為每次新的航天器都會從地球出發。”蒸汽動力探測器可以利用太陽能將冰加熱成蒸汽,或者使用小型放射性裝置,更甚者兩者兼備。這就意味著這種飛行器可以繼續探索太陽系的未知區域,例如冥王星。“類似WINE的探測器有可能改變我們探索宇宙的方式。”蜜蜂公司副總裁克里斯·扎克尼說。

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