全 3D 打印电喷发动机问世：让小卫星“飞”得更便宜

IT之家 2 月 20 日消息，麻省理工学院（MIT）的工程师们取得了一项突破性进展，成功开发出首款全 3D 打印的电喷发动机（electrospray engine），这一成果为小型卫星（CubeSats）的推进系统提供了更高效、低成本的解决方案。

据IT之家了解，电喷发动机通过将电场施加于导电液体，产生高速微滴喷流，从而为航天器提供推力。与传统的化学火箭相比，电喷发动机在轨道精确操控方面更具优势，因为其推进剂利用效率更高。然而，传统电喷发动机的制造依赖于昂贵且耗时的半导体洁净室工艺，这限制了其广泛应用。

为打破这一限制，MIT 的研究团队采用了一种全新的制造方法 —— 全 3D 打印技术。这种技术不仅能够快速生产发动机，而且成本仅为传统推进器的零头。研究人员利用市场上可获取的 3D 打印材料和工艺，成功制造出这款发动机，甚至有望在轨道上直接打印，因为 3D 打印技术能够在太空环境中应用。

研究团队通过结合两种 3D 打印方法 —— 双光子打印和数字光处理（DLP），克服了制造复杂设备的挑战。该设备由宏观和微观组件构成，需要无缝协同工作。双光子打印技术利用高精度激光束逐点固化树脂，能够制造出极尖锐的发射器尖端和狭窄均匀的毛细管，以携带推进剂。而数字光处理技术则通过微型投影仪逐层固化树脂，用于制造更大的流道块，确保推进剂的储存和分配。

该原型发动机包含 32 个电喷发射器，能够稳定且均匀地喷射推进剂。测试结果显示，这款 3D 打印发动机的推力与现有的电喷发动机相当，甚至更强。此外，研究人员还发现，通过调节电压可以实现更广泛的推力范围，从而减少对复杂的管道、阀门或压力信号网络的依赖，使发动机更轻、更便宜且更高效。

“我们希望借助这种制造技术，让更多人能够参与到太空硬件的研发中，”MIT 微系统技术实验室（MTL）的首席研究科学家路易斯・费尔南多・维拉斯奎兹-加西亚（Luis Fernando Velásquez-García）表示，“半导体制造技术与低成本太空探索的理念不符，而我们的目标是通过普及化的制造技术，推动高性能太空硬件的发展。”

未来，研究团队计划进一步探索电压调节的优势，制造更密集、更大规模的发射器阵列，并尝试使用多个电极来分离推进剂的电喷射触发与喷流形状和速度的控制。长远来看，他们还希望展示一颗完全采用 3D 打印电喷发动机的 CubeSat 卫星，用于在轨运行和离轨操作。