就实际金钱和资源而言，在太空中四处走动是昂贵的。
首先，您必须将有效载荷送入火箭顶上的轨道。然后——无论你是在使用卫星还是前往另一个世界的航天器——你必须使用你随身携带的有限数量的推进剂进行航向修正和可能的加速。
还记得牛顿第三运动定律吗?如果你想在太空中向前移动，你必须向后扔东西。
那东西究竟是什么以及如何投掷它与您的底线有很大关系：化学火箭发动机在短时间内产生强大的推力，但需要大量燃料和氧化剂，您必须将其发射到太空。这可能会变得昂贵。
与此同时，电推进系统，如离子推进器，使用电场驱逐电离气体以产生较低的推力——但非常有效。但它们需要的推进剂远远少于化学火箭。这就是为什么现在许多卫星都使用离子推进器，一些深空任务也是如此，例如日本航天局的小行星样本返回任务，隼鸟一号和二号。
尽管如此，价格再次上涨。大多数离子推进器使用氙气作为推进剂，而氙气是一种昂贵的气体，具有许多竞争性的陆地用途。随着卫星和运营商数量的增加，氙气的成本可能使离子推进器不可持续。此外，氙离子推进器太大而无法被许多较小的卫星使用，例如CubeSats。
解决方案可能即将出现。在发表在《自然》杂志上的一项新研究中，法国航空航天公司ThrustMe 的工程师描述了一种新型离子推进器。
引擎使用碘代替氙气，碘比氙气更有效、更便宜，并且占用的空间要少得多。这是一种发动机类型，可以更有效地为更多航天器提供可持续的动力，并且可以启动各种尺寸的航天器。
“与基于氙气的系统相比，该系统的生产成本要低得多，”ThrustMe 首席技术官Dmytro Rafalskyi告诉Inverse。“它使用起来也更便宜——它在发射前不需要任何填充程序，也不需要因为油箱压力而需要特殊认证。”
最新消息 —您以前可能听说过碘：它是一种存在于某些食物和自然界中的矿物质，对甲状腺激素的产生至关重要。它存在于水、土壤和空气中的痕量中。
在这种情况下，我们正在处理基于碘的血浆。研究小组写道，它是“通过使用射频 (RF) 感应天线的电子碰撞电离产生的，正等离子离子被网格提取并加速到高速以产生推力”。
碘离子推进器并不是全新的。它们可以追溯到近 50 年前——作为一个想法。但 ThrustMe 的创新使引擎成为现实。Rafalskyi 及其同事不仅描述了 ThrustMe 设计的碘推进器发动机，而且还在 2020 年 11 月制造了它并在太空中成功飞行。
北航空世一号卫星(由小型卫星公司 Spacety 运营)于 2020 年 11 月在长征6 号火箭上发射，在 11 次试射中，每次都能使用 ThrustMe 的碘推进器将其姿态改变 200 至 400 米。
Rafalskyi 说，飞行测试帮助解决了 ThrustMe 在开发碘推进剂离子推进器时面临的两大挑战之一：缺乏碘在实践中如何发挥作用的数据。
“缺乏碘数据的问题非常重要，因为许多具体的物理和化学特性是未知的，”他说。“为了研究这一点，我们必须进行大量研究——我们已经创建了一个关于碘下材料相互作用和腐蚀的数据库。”
腐蚀是发动机运行数千小时并排出热电离气体汤的严重问题。氙气在离子推进器中广泛使用的一个原因——除了其相对较重的原子质量可提高推力效率这一事实之外——是一种惰性气体，不与发动机部件发生反应。
但是，氙气必须作为气体在压力下储存，而碘可以作为未加压的固体储存，这使得加压气体推进剂不可能实现小型化。
然而，这确实带来了另一个挑战：弄清楚如何利用必须转化为气体的腐蚀性固体燃料。一块固体碘可能会破裂或分解，从而破坏燃料流动。
ThrustMe 的设计通过将碘储存在多孔陶瓷块中，使用加热器将其升华成气体，并使用射频天线将气体电离，然后使用带电网格将其加速从推进器的背面排出，从而解决了这个问题。
它很复杂，但仍然比使用氙气推进剂更高效、更紧凑。由于碘具有更大的原子质量，因此总体上它是一种更高效的推进器。
Rafalskyi 说，这可能会为今天无法访问的操作员打开电动航天器推进器。
大局——一方面，碘推进器可以使新的高效机动小卫星星座成为可能，并使快速发展的航天工业站在更可持续的基础上。仅在 2020 年就发射了近1,300 颗卫星。
另一方面，拉法尔斯基说，碘推进器还可以以更高的效率为更大的航天器提供动力，包括深空行星科学任务。
“今年我们已经向全球客户交付了 10 多个系统。”
“卫星的大小完全没有限制，”他说，因为“卫星越大，可用的电力就越多，因此可以在船上使用更大、更高效的电力推进系统。”
这可能包括载人任务——至少在原则上是这样。Rafalskyi 说，即使使用碘作为推进剂，大多数推进器也需要很长时间才能使航天器达到可以减少机组人员暴露于有害辐射的速度。
但是，一旦未来拥有更大动力源的航天器可用，那么离子推进器就可能成为人类深空飞行引擎的首选。
下一步是什么?-ThrustMe 的下一步将是启动额外的测试引擎，以研究其碘离子推进器的更高性能。
但与此同时，他们正忙于向需要的人提供他们的第一代引擎。
“今年，我们使用我们的试生产线向全球客户交付了 10 多个系统，”Rafalskyi 说。“现在我们正在努力最终确定生产线并达到每年数百台的产能。”
抽象的：推进是许多航天器的关键子系统。为了有效地使用推进剂，基于气体电子碰撞电离过程中形成的离子的静电加速的电力推进系统特别有吸引力。目前，氙气几乎完全用作空间推进的可电离推进剂。然而，氙气稀有，必须在高压下储存，商业化生产成本高昂。在这里，我们展示了一个使用碘推进剂的推进系统，并展示了这项新技术的在轨结果。双原子碘以固体形式储存并在低温下升华。然后用射频感应天线产生等离子体，我们表明与氙气相比电离效率有所提高。原子和分子碘离子都被高压栅极加速以产生推力，并且可以产生具有大量碘离解的高度准直的束。该推进系统已在一颗小型卫星上的太空中成功运行，并使用卫星跟踪数据确认了机动。我们预计这些结果将加速航天工业中替代推进剂的采用，并展示碘在广泛的航天任务中的潜力。例如，碘使系统大幅小型化和简化，为小型卫星和卫星星座提供部署、避免碰撞、报废处置和空间探索的新能力。该推进系统已在一颗小型卫星上的太空中成功运行，并使用卫星跟踪数据确认了机动。我们预计这些结果将加速航天工业中替代推进剂的采用，并展示碘在广泛的航天任务中的潜力。例如，碘使系统大幅小型化和简化，为小型卫星和卫星星座提供部署、避免碰撞、报废处置和空间探索的新能力。该推进系统已在一颗小型卫星上的太空中成功运行，并使用卫星跟踪数据确认了机动。我们预计这些结果将加速航天工业中替代推进剂的采用，并展示碘在广泛的航天任务中的潜力。例如，碘使系统大幅小型化和简化，为小型卫星和卫星星座提供部署、避免碰撞、报废处置和空间探索的新能力。我们预计这些结果将加速航天工业中替代推进剂的采用，并展示碘在广泛的航天任务中的潜力。例如，碘使系统大幅小型化和简化，为小型卫星和卫星星座提供部署、避免碰撞、报废处置和空间探索的新能力。我们预计这些结果将加速航天工业中替代推进剂的采用，并展示碘在广泛的航天任务中的潜力。例如，碘使系统大幅小型化和简化，为小型卫星和卫星星座提供部署、避免碰撞、报废处置和空间探索的新能力。
