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新型电磁推进技术提供空间探索新可能

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澳大利亚《空间战》2013年8月13日载文报道,美国马里兰大学空间动力与推进实验室(SPPL)正利用国际空间站测试一种新型电磁推进技术,该技术可减少航天器对推进剂的依赖,并利用一种可再生动力源延长卫星寿命,有望彻底改变卫星或航天器的能力。

新技术可延长卫星使用寿命并用于航天器编队飞行。推进剂有限通常是卫星机动或重新定位的限制因素。这种新型推进方式使用一种可再生的星上电磁动力源,不再依赖推进剂,能成倍延长卫星的使用寿命。马里兰大学研究人员正研究电磁编队飞行(EMFF)技术,该技术使用本地产生的电磁力而不依赖推进剂定位卫星或航天器。该研究项目被命名为“谐振电感近场生成系统”(RINGS)。

RINGS项目是SPPL、麻省理工学院和极光飞行科学公司的合作项目,由美国高级研究计划局和美国家航空航天局联合资助,目的在于验证并研发新技术,以使用较小航天器网络完成未来空间任务。

2013年8月3日,RINGS由日本HTV-4货运飞船运往国际空间站。该项目计划进行4次试验:航天员首先把RINGS集成到测试环境中,并运行诊断程序;之后将在测试环境中进行3次科学研究,收集数据并传回地面进行分析。

RINGS由两个单元组成,每个单元包含一个经特殊加工的铝线圈,能支持高达18安倍的振荡电流,封装在聚碳酸酯防护外壳中。RINGS利用微控制器确保电流以同相或异相方式振荡,进而产生吸引力、排斥力甚至剪切力。该原型系统选择铝线是因为铝的密度低,但最终系统将采用超导电线来大幅增加作用范围和性能。

RINGS项目计划测试多项技术。2013年春,RINGS在美国家航空航天局的失重飞机上进行了第一次微重力环境下的电磁编队飞行测试,这是RINGS第一次也是唯一一次成功演示六自由度电磁编队飞行。测试的第二项技术是“无线能量传输”(WPT)技术,即以无线方式在航天器之间传输能量。RINGS利用WPT技术能保证有足够能量支持多颗卫星,并通过电子编队飞行方式重新定位卫星,从而实现灵活的编队控制机动,可用于在轨装配或生成合成孔径阵列。合成孔径阵列利用较小天线组成网络,共同发挥作用,功能上相当于一个巨大天线,而更大的天线能产生更高分辨率的图像和更高质量的数据。