美國太空總署 (NASA) 在加州的噴射推進實驗室 (JPL) 成功測試了鋰等離子體推進器。該技術的功率水準已達到120千瓦，創下了美國電力推進系統的新紀錄。這項進步代表了開發更有效率的深空運輸的重要里程碑，有可能徹底改變載人火星任務。
磁等離子動力（MPD）推進器測試得出的結果標誌著人類穿越太陽系的方式將會發生重大變化。該計劃是該機構持續努力研究和實施推進解決方案的一部分，該解決方案可大大縮短星際旅行的運輸時間。這項創新有望使未來的探索更容易、更快捷。
在 JPL 記錄測試細節
這項創新實驗在噴射推進實驗室的專用真空室內進行，模擬了太空的極端條件。該設施專為安全處理金屬蒸氣推進劑而設計。多年來，鋰動力 MPD 推進器首次以超過美國太空船目前運行的任何電力推進系統的功率發射。成功是數月準備的結果。
該系統透過將鋰蒸氣轉化為電磁加速等離子體來運作。這是透過強電流與強大磁場的相互作用而發生的。推進器的中心有一個鎢電極，可承受超過 2,760 攝氏度的溫度。它連續五個點火週期都保持白熾狀態，表現出卓越的穩定性。此次測試為系統的持續改進提供了關鍵數據。
美國太空總署局長賈里德·艾薩克曼強調了這項壯舉的重要性。 「在美國太空總署，我們同時致力於許多事情，而且我們不會忽視火星，」艾薩克曼說。 “我們的推進器在這次測試中的成功表現表明，在送美國宇航員踏上紅色星球方面取得了真正的進展。這是美國首次使用電力推進系統在如此高的功率水平下運行，達到120千瓦。我們將繼續進行戰略投資，推動人類太空探索的下一次偉大飛躍。”
鋰的數十年發展和作用
MPD 推進器背後的概念有著悠久的歷史，可以追溯到 20 世紀 60 年代開始的研究。然而，從理論到功能性推進系統的轉變需要數十年的逐步進展。與使用電場加速離子的傳統電動推進器不同，MPD 馬達使用電流和磁場來產生推力。這種方法允許顯著更高的功率運作。
在噴射推進實驗室，最近的測試是兩年多來專注於開發的結晶。它是在美國宇航局的太空核推進計劃下進行的。與普林斯頓大學和美國太空總署格倫研究中心的合作對於取得進展至關重要。工程師認為鋰是一種理想的推進劑，因為它具有低電離能和高效的等離子體特性。
噴射推進實驗室的高級研究科學家詹姆斯·波爾克（James Polk）表達了他對這一結果的興奮。波爾克說：「過去兩年設計和建造這些推進器是一個漫長的過程，最終在第一次測試中達到了頂峰。」「這對我們來說是一個非常重要的時刻，因為我們不僅證明了推進劑的有效性，而且還達到了我們的目標功率水平。我們知道我們擁有一個良好的測試平台來開始應對擴大生產的數據。」收集到一系列實驗的基礎。
https://twitter.com/WhiteHouse/status/2049581451809620135?ref_src=twsrc%5Etfw
- 鎢電極，可承受極端溫度
- 模擬太空環境的專用真空室
- 鋰蒸氣作為推進劑，以其效率而聞名
- 強電流和強磁場的相互作用
- 精確監測和控制所有參數。
加速星際旅行的潛力
電力推進已經在現代太空探索中發揮基礎性作用。例如，美國太空總署的普賽克太空船等任務使用太陽能離子推進器，可以長時間提供連續但低的推力。隨著時間的推移，這些系統的速度可以達到每小時 20 萬公里以上。鋰動力 MPD 推進器顯著改進了這個概念。
它以更高的功率水平運行，提供更大的推力和卓越的推進劑消耗效率。這種創新組合可以大幅減少載人任務前往遙遠目的地所需的旅行時間。此外，該技術還可以減少發射時所需的總質量，從而優化任務資源。
鋰等離子引擎也能夠處理兆瓦範圍的功率輸入。這種能力使它們與未來的核電推進系統相容，這是美國太空總署長期火星戰略的重要組成部分。實際上，這意味著太空船將能夠攜帶更重的有效載荷並容納更多的機組人員。他們將在星際旅行期間保持高速。該技術填補了一項重要的技術空白。
後續步驟和工程挑戰
儘管初步測試取得了成功，但仍需要克服相當大的工程挑戰。在 MPD 推進器能夠有效推動載人火星任務之前，這是必要的。 NASA 的下一個目標是將系統擴展至每個推進器 500 千瓦至 1 兆瓦的功率範圍。這種規模對於深空任務的相關應用至關重要。
一次完整的載人火星任務可能需要 2 到 4 兆瓦的總功率。這意味著多個推進器連續運轉超過23,000小時。長時間保持這種性能會帶來與材料電阻相關的複雜問題。熱管理和整體系統穩定性也面臨挑戰。組件必須能夠承受極端的熱和電磁力而不發生性能退化。
工程師特別關注確保電極和結構元件能夠承受重複的循環而不會出現嚴重故障。這項工作由美國太空總署太空技術任務理事會在馬歇爾太空飛行中心的領導下進行協調。這項工作將推動系統的發展與核能發電的進步結合起來。目標是形成一個有凝聚力的策略，以在未來幾十年內實現載人火星任務。