2022年第二次火箭發射將是美國的維珍軌道公司,該公司計劃在北京時間1月13日使用飛機發射一枚火箭,搭載6顆衛星進入預定軌道。
這次吸引人的地方不是一箭6星,也不是使用飛機發射火箭,而是其搭載的一顆SteamSat-2衛星。這顆衛星的推進劑不是化學燃料、也不是電推,而是水,這將是人類首顆水推進衛星。
這顆SteamSat-2衛星是一顆3U立方星,其搭載了120g水,在軌推力可以達到6mN(推力還沒有放個屁大,不要笑,電推也差不多如此),比衝可以達到172秒。
傳統化學推進的衛星,推力大,、體積也大,不容易控制推力精度。微電推進、微冷氣推進、微鐳射等離子體推進則具有比衝高、效能調節方便等優點,但推力小,系統相對複雜,在微小衛星質量和麵積比例上過大,使得小衛星搭載有效載荷減少。
水推進衛星正是瞄準小微型衛星市場!相比傳統化學推進劑和電推進,水推進推力小,調節精度高,並且可以大大減小推進系統本身質量和體積,從而釋放這部分載荷空間,使得小衛星可以搭載更多有效載荷,擴大應用範圍。
使用水推進,所需的電壓為低電壓,沒有電離粒子產生,不會對通訊系統、光學系統造成影響和干擾,是電信和光學有效載荷的理想選擇。
另外,水推進還有一個優點,未來人類實現星際旅行的時候,只要找到有水(或者冰)的星球,就可以補給燃料,而不需要專門攜帶或者現場製造,對於星際旅行來說確實是個好訊息。
在這裡需要澄清一下,這裡說水推進其實有點不太嚴謹,嚴格地說應該叫做蒸汽推進,只是使用水為原料而已。這些水會使用電能(太陽能)加熱,從而變成蒸汽並增大壓強,再從微型噴嘴噴出,給航天器提供推力。
水推進系統成本低,衛星壽命長,是目前世界各國爭相研究的方向。本次SteamSat-2衛星的水推進系統來自SteamJet Space System公司,除此之外還有美國的深空工業公司、Momentus公司、東京大學都有相關產品開發。
美國普渡大學是這個領域的佼佼者,其開發的微型水推進系統FEMTA,採用直徑只有10微米的毛細管設計,末端設有小型加熱器。推進系統體積只有0.05立方厘米,質量小於0.1克,這些研究成果將大大改變微小衛星的設計理念。
除了水衛星外,還有水火箭,這個就更加犀利了,它是使用水為推進劑,要擺脫地球引力,將火箭送出大氣層。與水衛星的微弱動力相比,這個所需要的推力不知道大了多少個數量級,看起來就不太可能。
不過無論多困難的東西,總有人去研究,時至今日,還有人在探索永動機呢!美國ARCA Space公司就開發了LAS系列水火箭,其推力非常巨大,但是比衝就無法入目了,只有67,這距離火箭進入太空還差得遠呢!
使用水火箭直接將火箭送入軌道目前看來不現實,但是作為化學火箭的助推器還是有前景的,所以ARCA Space公司還在孜孜不倦地鑽研,希望有朝一日能將水火箭投入實際使用。
科學的進步總是在各種不可能之中突破,如果一切都可以預測,那麼科學的道路一眼就可以看到盡頭。因此不要用我們極為有限的知識,去嘲笑別人的鴻鵠之志。
有夢想、有追求的人,遲早會成為天邊一顆閃亮之星,而只會日復一日嘲諷別人的人,最終就像一顆微不足道,沒人注意的塵埃,墜落大地,再也找不著。