一项新的研究发现，一种新型的3D打印电动推进器有一天可以帮助使先进的微型卫星变得更加容易制造，并且造价更低。

图片：路易斯·维拉斯克斯·加西亚

常规火箭利用化学反应产生推进力。相比之下，电动推进器通过利用电场来加速带电推进剂离开航天器，从而产生推力。

电推进的主要缺点是它产生的推力比化学火箭要小得多，从而使其太弱而无法从地球表面发射航天器。另一方面，考虑到电动推进器携带的推进剂数量少，其推力产生效率极高。这使得它们在每一个重量都很重要的地方都非常有用，例如已经在轨道上的卫星。

电动推进器已经推进了航天器数十年，但这些推进器通常依靠存储在庞大的加压罐中的压缩气体以及管道，阀门和泵将这些气体穿梭。相反，一种新型的电火箭称为电喷雾推进器，而是依靠称为离子液体的咸流体推进剂。

新型3D打印的电喷雾推进器大约只有一角钱的大小。设备内部是微型圆锥体的阵列，每个微型圆锥体都覆盖有氧化锌纳米线森林。这些纳米线的作用就像烛芯，将液体从容器中吸到锥体上。当锥体产生电场时，它们将离子喷出微观喷嘴。

新推力器产生的力为几十微牛顿，大约等于芝麻种子重量的一半。尽管如此，在外层空间中没有空气摩擦的情况下，即使是很小的力也可以帮助微型航天器在轨道上机动。每个CubeSat都只有魔方的大小，重约1公斤。麻省理工学院微系统技术实验室的首席研究科学家Luis FernandoVelásquez-García表示，设想的 CubeSat应用程序 将有一天提供基于卫星的Internet或地球观测网络。

该新设备是第一台完全采用增材制造技术生产的电喷雾推进器：其主体采用3-D打印技术制造，而氧化锌纳米线则在反应堆中生长。因此，研究人员说，与使用减法制造技术（例如激光加工）制造的其他电喷雾推进器相比，它的制造成本可能更低，更快。

Velásquez-García说：“通过3D打印制造设备是在洁净室中花费它们的成本和时间的1％。” “有一种想法认为空间是最好的和最富有的，我们的工作可以帮助改变这种情况。空间适合所有人。”

研究人员指出，他们的新发明还是第一个发射纯离子流的电喷雾推进器，而不是像其他电喷雾推进器那样将离子与带电中性电荷的分子混合。这意味着与其他电喷雾推进器相比，它可以在更多的喷雾上使用电场，从而为每单位喷雾提供更大的推力，并且整体上更有效地运行。这种效率对于在轨物体至关重要，因为加油卫星很少是一种选择。

Velásquez-García说，这些新引擎可以通过防止轨道衰减而帮助延长地球周围卫星的寿命，或者对探测深空任务有用。

Velásquez-García补充说：“ 3-D打印的主要优势在于，它可以使您积极地迭代设计。” “在3D打印中，可以犯错误。您可以从错误中学习，并且有时间和资源来制造更好的设备。”

Velásquez-García说，在这些3D打印的推进器推向市场之前，需要进行更多的研究， 包括了解设备在长期运行后是否会降解，以及使用更大，更密集的发射器阵列构建推进器。