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太空商业,梦想照进现实

近年来,日本发射的小行星探测器“隼鸟2号”在对小行星“龙宫”的探测过程中获得许多新的发现。与此同时,在小行星表面进行定点着陆并进行内部样品采集等世界首创的技术引发广泛关注。

太空技术的应用有望推动向宇宙深处的探索以及地球上相关商业活动的展开。日本的太空技术今后会怎样发展?本文带您追寻日本新一代太空技术的最前线。

以水为燃料的卫星发动机——环保且低价

日本表示将参加美国的“阿耳忒弥斯计划”,计划在2024年实现载人登陆月球,并在2030年代实现载人登陆火星。按照计划将于2024年在月球附近建设名为“门户”(Gateway)的空间站。

另外,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)对利用固体燃料火箭“艾普斯龙(Epsilon)”将超小型探测器送入绕月轨道的项目展开讨论,并力争于2020年代前半期完成发射。

人们认为月球上有丰富的水资源,希望能够利用这些水资源开展“深空开发商业”。

东京大学大学院新领域创成科学研究科的小泉宏之副教授等人开发出一种以水为推进剂的超小型卫星离子发动机。通过对气态水照射微波使其变成等离子状态并释放,从而为离子发动机提供推动力。目前可使卫星飞行速度达到每秒250米。

如果要登陆比月球更远的行星,需要将燃料消耗量降低4倍。通过改良内部磁石的强度、用于将水转换成等离子体的微波的波长以及电压的大小和栅极等可以将输出功率提高约2倍,燃料消耗量降低1.5倍。因此,为了实现其实用化,除发动机以外,周边设备的开发也在同步进行中。与其他国家的发动机相比,其输出功率和燃料消耗量等性能相对较低,但抗氧化能力强且结构简单。因此,最适于用于开发以水为推进剂的离子发动机。

传统的离子发动机以有害物质和有毒气体作为推进剂,而且操作困难,而使用水作为推进剂不仅操作简单、安全,而且也不会污染太空环境。

小泉副教授表示,“需要研发出一种能够前往各天体的低成本发动机,而以水为推动力的离子发动机使之变为可能。”

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