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导读:美国空军研究实验室在加利福尼亚州爱德华兹空军基地完成“化学与电推进统一优化”项目地面演示,验证了一套以同一种推进剂、单一贮箱和供给系统同时支持电推进与化学推进的模块化多模式推进架构。该系统旨在让未来航天器既能执行高效、缓慢的长期机动,也能完成高推力、快速的短时机动。
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先进航天器高能无毒推进剂模块化多模式推进系统在爱德华兹空军基地航天推进环境设施中的综合试验布置。图片来源:美国空军研究实验室/美国空军
美国空军研究实验室(AFRL)近日在加利福尼亚州爱德华兹空军基地的一座专用试验设施内,以接近真实任务的条件演示了一种创新航天器推进系统。美国空军研究实验室太空作战局局长安德鲁·威廉姆斯博士表示,这项工作有助于推进相关推进技术,为未来太空操作人员提供更灵活的机动选择,使其能够按照美国太空司令部的要求,在严苛环境中调整并持续开展行动。
此次演示被命名为“化学与电推进统一优化”(POUNCE),验证了模块化多模式推进(MMP)技术的能力。该系统让电推进和化学推进共用同一种推进剂,并采用单一贮箱和供给系统。电推进适合高效率、低推力、长时间和缓慢机动;化学推进则适合持续时间更短、推力更高、速度更快的机动。
对项目团队而言,POUNCE并不只是一次概念验证,更重要的目标是为未来操作人员提供能够适应太空任务需求的灵活工具。美国空军研究实验室火箭与航天推进处负责人哈维尔·乌尔赛博士说,这次演示是在灵活、模块化、高性能航天推进技术发展方面的一次开创性跨越,将为动态太空行动提供支撑;团队的目标是加快把未来能力带到现实中,并交付面向太空作战的集成能力。
模块化多模式推进架构可减少系统质量和体积,同时提高任务灵活性与韧性。操作人员可以根据任务需要,把同一批推进剂分配给高节奏机动,或用于以更高效率重新部署轨道资产。
演示所用推进剂是美国空军研究实验室研制的“先进航天器高能无毒推进剂”(ASCENT)。该实验室已与工业界联合开展多项技术成熟活动,利用ASCENT推进剂较高的密度比冲和更安全的操作特性,服务于航天器推进。
POUNCE模块化多模式推进系统还集成了多家工业伙伴提供的硬件,包括飞行工程公司(Flight Works)的复合材料随形贮箱和推进剂供给系统、伊格尼恩航空航天公司(Igneon Aerospace)的化学推力器,以及革命空间公司(Revolution Space)的“帕洛米诺”(PALOMINO)离子阵列电喷雾推力器。
美国空军研究实验室在轨推进分部负责人格雷戈里·扬德克博士表示,除商业伙伴关系外,爱德华兹空军基地美国空军研究实验室火箭实验室的航天推进环境设施(SPEF)所具备的独特能力,同样是此次演示不可或缺的条件。
在航天推进环境设施内,研究人员让试验性模块化多模式推进系统经受轨道环境所具有的高真空条件。理论研究人员早在20世纪60年代便提出把低推力与高推力推进能力结合用于太空任务的双模式概念,但在此次演示之前,硬件试验大多局限于单一模式或较为初级的部件。
这次演示还显示,利用公私合作可以加快推进技术概念向具有作战相关性的能力转化。演示硬件采用高度模块化设计,无需改动母系统,便可快速、便捷地更换不同推进子系统。美国空军研究实验室认为,这种额外的灵活性将显著增强未来运行环境中的系统寿命补充能力与太空机动能力。
美国空军研究实验室是美国空军部的主要科学研究与发展中心,也是空军装备司令部所属六个中心之一。该机构负责发现、发展和交付空中、太空及多域技术,人员分布在全球40多个地点的七个任务领域,研究范围从基础科学延伸至先进技术开发。
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