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太空“超强磁铁”助力超导推进器,深空探索新时代即将开启?

时间:2025-02-26 17:49:47来源:知新了了编辑:快讯团队

在国际空间站的浩瀚太空中,一项革命性的技术正在悄然酝酿。来自新西兰惠灵顿维多利亚大学的一组科学家,正致力于减少对传统化学火箭推进的依赖,他们的目标是开发一种全新的电力推进磁铁。

这项技术的核心在于应用场磁等离子体动力学(AF-MPD)推进器,它利用外加磁场将离子加速到极高速度,从而提供强大的推进力。虽然AF-MPD推进器的概念自20世纪70年代就已提出,但维多利亚大学的派豪-罗宾逊研究所科学家团队,有望成为首个在真实太空环境下测试这一技术的团队。

为了实现这一技术突破,团队采用了高温超导体(HTS)。尽管这里的“高温”是相对概念,需要极冷的环境才能工作,但高温超导体的电阻极低,能够以极小的功率产生强大的磁场。派豪-罗宾逊太空中心的总工程师兰迪·波洛克在接受采访时透露,他们研发的电磁铁是目前为止最强大的电磁铁之一。

事实上,这一技术的潜力已经在日本名古屋大学的离子推进器上得到了初步验证。2023年,名古屋大学在离子推进器上安装了首个超导电磁铁原型,并在测试中成功发射了推进器上百次。该电磁铁产生的磁场强度达到1特斯拉,而功率却不到1瓦,相比传统的铜电磁铁,输入功率降低了99%,同时磁场强度提高了三倍。

为了进一步验证电磁体的性能,派豪-罗宾逊团队正在惠灵顿的实验室中开发自己的推进器——Kōkako。这款推进器相比现有的电力推进系统具有诸多优势,不仅可以使用多种推进剂,提高了灵活性和成本效益,还能在保持效率的同时实现更高的功率水平和推力,非常适合前往月球、火星等目的地的长期任务。

派豪-罗宾逊团队的磁铁由四个超导胶带线圈组成,大小相当于一个餐盘。他们正在致力于开发更小的迭代版本,以减轻重量,使其更适合太空飞行。今年,团队还计划向国际空间站发射一个名为“Hēki”的技术演示器。这个演示器将被安装在旅行者空间公司的“NanoRacks”外部平台上,进行最后的测试。

“Hēki”在毛利语言中意为“蛋”,象征着太空飞行新时代的开始。如果一切顺利,它将在今年夏天晚些时候升空,并在工作时产生高达0.5特斯拉的磁场。然而,由于其强大的磁场,科学家们必须谨慎行事,以确保它不会干扰国际空间站上的其他仪器。兰迪·波洛克表示,为了满足国际空间站严格的杂散磁场要求,团队进行了大量的设计工作。

派豪-罗宾逊团队还在不断探索高温超导材料在太空应用中的潜力。他们相信,随着技术的不断进步和成本的降低,高温超导材料将成为未来太空探索的关键技术之一。

对于这一革命性的技术突破,国际航天界寄予厚望。许多专家认为,AF-MPD推进器的成功应用将极大地推动太空探索的进程,使人类能够更高效地探索宇宙的奥秘。

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