科學家表示，開發用于衛星的新推進劑，取代有毒的肼（聯氨）將使發射和處理衛星變得更安全，但這也需要擾亂現有的系統。隨著衛星數量的激增，用來發射它們的燃料數量也會增加。進入軌道只是方程式的一半。一旦衛星在地球上空就位，它需要一種推進方法，以確保它可以在需要時移動，避免空間碎片，補償隨著時間推移產生的阻力，甚至在任務結束時脫離軌道。
目前衛星的標準推進劑是肼類燃料，毒性很大，暴露在高濃度肼中會導致一系列健康問題，包括對肝臟、腎臟和中樞神經系統的損害。如果聯氨在衛星還在地面時泄漏，其毒性和爆炸性可能會成為一個公共安全問題。而且，為太空準備一顆聯氨燃料的衛星是一項危險任務，任何參與其中的人都需要特別的預防措施，包括像太空服一樣的衣服，以確保如果出現問題，處理燃料的人不會呼吸到有毒氣體。
因此，工程師們正在尋找新的、更清潔的方式來發射和推進使用無毒燃料的衛星也就不足為奇了。總部位于歐洲和美國的宇宙飛船設備制造商NanoAvionics首席設計官Erikas Knei?ys表示：從健康和安全的角度來看，使用肼是相當令人討厭的，所以我們看到人們對這類推進劑的興趣要大得多。2011年，歐洲化學品管理局將肼添加到“高度關注的物質”名單中，這意味著它的使用可能很快就會受到限制。
立方體衛星
NanoAvionics專門研究納米衛星的技術，包括CubeSats，這是一種由10厘米立方體形狀單元組成的微型衛星，通常使用現成的部件建造，每個部件重約1公斤。隨著像這樣的小衛星變得越來越常見，NanoAvionics表示：2016年至2020年間發射的小衛星增加了300%，因此對適合它們的清潔推進劑需求可能會上升。在觀察立方體衛星市場時，特別是在使用(清潔燃料)的(化學)推進方面，基本上沒有產品。
通過一個名為EPSS的項目，納米航空電子公司已經開發出一種危害較小基于二硝酰胺銨(ADN)的推進劑，ADN是一種由氮、氧和氫組成的化合物，特別是用于小衛星。該系統已經集成到一顆試點衛星上，并進行了在軌演示。新衛星系統被稱為單推進劑，它的工作原理是將燃料傳遞到催化劑上，使其分解，產生熱量和氣體來推動航天器。其他系統使用雙推進劑，其中兩種液體保持分離，通常在混合時點燃。
使用雙組元會增加制造過程中的風險，因為這兩種物質可能會意外接觸并在理應點燃之前著火。在單推進劑中，必須走很遠的路才能確保它燃燒，所以與(大多數)雙推進劑系統相比，它是相對無害和穩定的，但受益于無毒推進劑的不僅僅是小衛星。由航空航天公司空中客車(Airbus)協調的HyproGEO項目也開發了一種無毒推進系統，這一次專注于地球靜止軌道上的衛星。
這些衛星在36000公里的軌道上運行，似乎停留在地球表面上方的一個固定點上，通常用于通信和廣播等方面，要到達那里，需要相當多的能量目前，這些能量主要由肼類推進劑提供，但HyproGEO已經開發出一種使用過氧化氫的混合推進系統。這種燃料含有98%的過氧化氫，而一般用來漂白頭發的溶液只有6%左右，它是高度酸性的，但使用起來的風險仍然低于聯氨，它還分解成氧氣和水，避免釋放對人體有害的煙霧。
混合推進劑
地球靜止衛星的設計壽命是十年或更長時間，所以一旦衛星進入軌道，也用來操縱它們的推進劑必須同樣堅固，必須確保它在15年后仍能運行，所以它應該是一個簡單的系統，因為如果它很復雜，總會有東西破裂的風險。HyproGEO提出的解決方案是使用混合推進，這涉及到將過氧化氫傳遞到催化劑上，以產生非常熱的氧氣和水蒸氣。氧氣本身可以提供推進力，也可以用來點燃另一種物質，以獲得額外的推動力。
當控制氧氣的流動時，就可以控制發動機的推力，該團隊成功開發了一種儲存新推進劑的測試發動機，顯示它如預期般分解，然后設計了使用這種燃料的火箭發動機。自2018年這項工作完成以來，挪威防務公司Nammo已經使用HyproGEO混合動力發動機在短短3分鐘內發射了一枚火箭，距離地球表面107公里，這是使用傳統推進系統亞軌道火箭的典型時標。
使用這些新的推進劑不僅使使用當前有毒燃料的人受益，而且還使整個基礎設施更高效、更便宜。由納米航空電子公司設計的epss系統，成本大約是使用傳統推進劑的類似產品的三分之一。有了這些好處，是什么阻礙了這些新推進劑的發展呢？首先，混合動力推進系統傳統上無法實現將衛星送入地球靜止軌道所需的長時間發射，這是HyproGEO設法克服的一個問題。
博科園｜研究/來自：Horizon
參考期刊《EU Research & Innovation Magazine》
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