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山东青岛3D打印金属用于星际太阳能火箭
发布时间：2020-12-01    浏览人次：932次

太阳能推进系统将不使用可燃燃料，而是利用太阳中的氢，将其加热，然后通过喷嘴喷出以产生推力。人们认为，太阳推进不仅可以加速到达太阳风顶（太阳系边缘）的过程，而且还可以使探测器行进的距离比以前想象的更远。据APL的科学家Jason Benkoski称，太阳能推进系统的效率大约是目前常规化学发动机的三倍。

本科斯基告诉《连线》杂志：“我们希望制造出比以往任何时候都更快，更远，更靠近太阳的航天器。”

为了做到这一点，APL的科学家们正在探索如何将金属3D打印技术用于火箭的防热罩。根据本科斯基的说法，增材制造是开发隔热罩的一个“关键组成部分”，同时也是材料科学的进步。


星际探测图形

到达太阳风顶

太阳风顶层距离地球约110亿英里，是太阳作为热源的影响结束、星际空间开始的地方。之前只有两艘飞船离开过我们的太阳系，旅行者1号和旅行者2号，它们最初的任务是探索木星和土星。“旅行者”号以每小时3万英里的速度飞行，花了大约50年时间才到达太阳系的边缘。

借助其新的太阳能推进系统，APL科学家希望大大加快这一旅程的时间，并进一步探索这一新领域。

为此，航天器必须难以置信地靠近太阳才能进行Oberth机动，这实际上将太阳变成了巨大的弹弓。随着航天器在太阳周围循环运动，太阳的重力就像一个力的倍增器，在发射引擎时会提高飞船的速度。在这种机动过程中，航天器越靠近太阳，它就会越快。

加强隔热罩

为了使航天器能够通过离太阳仅一百万英里的距离，科学家正在研究用于防护隔热罩的新材料。当常规发动机安装在火箭的末端时，太阳能推进发动机将集成在航天器的护罩本身中。

防护罩由黑色碳泡沫制成，一侧涂有白色反光材料。当航天器在太阳旁经过时，它将吸收释放的氢进入其防护罩的脉管系统，然后将其从管道末端的喷嘴膨胀并爆炸，从而产生推力。

在执行任务期间，飞船将在大约4,500华氏度的温度下花费大约两个半小时，这促使科学家们探索了可以在外部涂覆的新材料，以更好地反射热能。研究小组还必须研究如何防止热氢在防护罩内爆炸，并确定了一些可能适合在防护罩通道内部进行涂层的材料。

增材制造在这些新材料的测试阶段中发挥了重要作用，科学家们能够在实验室中3D打印金属。

自2019年以来，NASA和APL一直在研究星际任务的概念，并将在明年年底将他们的研究成果提交给美国国家科学院、工程院和医学院的太阳物理学十年调查，这将决定下一个十年与太阳相关的科学优先事项。


日光层和星际介质


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