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法国研究人员开发出一种固态等离子体推进发动机,该发动机无需传统可燃燃料或任何运动部件,仅利用电磁场加速等离子体产生推力。这一创新发动机为卫星和深空探测任务提供了一种更清洁、更高效、更耐用的替代方案。
所长注:这项突破性技术由法国国家科学研究中心(CNRS)与图卢兹高等航空航天学院(ISAE-SUPAERO)等机构的研究团队于2025年底至2026年初联合开发,正式命名为“固态等离子体推进器”(Solid-State Plasma Thruster,简称SSPT),也被媒体称为“无燃料等离子体发动机”或“电磁等离子体推进”。
核心原理与技术亮点:
- 工作机制:
发动机内部嵌入特殊固态材料(主要是高纯度陶瓷基复合材料,如掺杂氧化锆或氮化硼),通过强电磁场(射频或微波)直接电离材料表面或内部的少量气体/等离子体前体,产生高密度等离子体。随后,电磁场进一步加速这些带电粒子,形成定向等离子体射流,产生推力。
完全无运动部件、无液体/固体燃料、无需推进剂储存箱,推力来源于固态材料表面的等离子体“自持放电”。
- 关键优势:
- 超高效率:比传统霍尔效应推进器或离子发动机高30%–50%的比冲(specific impulse),可达5000–8000秒。
- 极长寿命:无电极侵蚀、无机械磨损,理论寿命可达20–30年以上(传统离子发动机电极寿命通常5–10年)。
- 清洁环保:不使用氙气、氪气等稀有气体推进剂,仅需极少量惰性气体作为“种子”等离子体,减少太空碎片风险。
- 小型化与低功耗:适合CubeSat到大型深空探测器,功率需求仅几十瓦到几百瓦。
- 耐辐射与极端环境:固态结构对宇宙辐射、温度剧变有极强耐受性。
- 当前进展(2026年1月):
- 实验室原型已完成地面真空测试,推力约10–50 mN(毫牛),效率约60%–70%。
- 2026年计划进行首次轨道验证实验(可能搭载法国CNES的下一代小型卫星或欧空局的深空任务)。
- 研究团队预计,2028–2030年间可实现商业化部署,主要目标市场包括:
- 地球同步轨道(GEO)卫星的站位保持与轨道提升(取代化学推进器)。
- 深空探测器(如前往木星、土星外层行星或星际任务)的主推进系统。
潜在影响:
这项技术被视为下一代太空推进革命,有望终结对稀有气体推进剂(如氙气)的依赖,并大幅降低卫星运营成本与寿命限制。法国研究团队已申请多项国际专利,并与欧洲航天局(ESA)和美国NASA进行技术交流,未来可能成为欧洲在深空推进领域的“杀手级”竞争力。
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