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蒸汽动力飞船成太空“永动机” 可无限次“加油”永久服役
发布时间: 2022-09-16 10:18:24 来源:AOA体育登录app 作者:AOA体育登录注册

  蒸汽动力并未过时,甚至在太空探索领域也是如此。美国中佛罗里达大学的科学家研制了一款名为WINE的蒸汽动力飞船。只要经过富含水冰的小行星或者彗星,WINE就能把它们当成“加油站”,开采上面的水资源作为推进剂。换句话说,这种飞船可以进行无限次补给,进而永久服役。

  科学家研制的WINE飞船,可开采小行星和彗星的水资源,为自身提供无限推进剂

  美国中佛罗里达大学的一个研究小组与蜜蜂机器人公司合作研制了一款名为WINE的蒸汽动力飞船原型。听起来似乎是一个巨大退步,但实际上,将水作为推进剂拥有巨大优势。造访小行星和其它天体时,WINE飞船可以开采上面的水冰并将其转化成水。只要持续补水,它便可以永远服役下去。

  过去60年深空探索计划大踏步前进,人类打造的飞船造访了太阳系的每一颗行星以及大量小行星、卫星和彗星。虽然我们的飞船已经飞到距地球135亿英里(约合217亿公里)的遥远天域,但这些机器人探险家受到一个顽固因素的限制,那就是推进剂。

  为了进行行星际旅行,飞船必须使用推进剂,要么借助化学燃料火箭,要么采用离子推进装置。前者只能短时间点火,但却可以产生巨大能量,后者可以运转数月,但产生的推力仅相当于一枚硬币的重量。除了推动飞船前进,推进器还用于调整路线或者保持飞船姿态,从而进一步消耗推进剂。

  使用推进剂无法回避一个铁律。一旦耗光推进剂,探索任务也就宣告结束。飞船的飞行轨迹完全取决于牛顿运动定律,姿态则由陀螺仪决定。无论是1942年进入太空的第一枚V-2火箭还是穿过柯伊伯带的“新地平线”号飞船,最终命运都掌握在推进剂手上。

  如果中佛罗里达大学证明蒸汽动力飞船的可靠性,这种窘况有望在不久的将来发生改变。WINE并不依赖发射时携带的燃料,可以在造访月球、水星、冥王星、小行星或者彗星时开采上面的水资源,而后利用水产生蒸汽以获得推进力。

  为了验证蒸汽动力的想法,蜜蜂公司与安柏瑞德航空大学合作研制了这颗原型探测器。中佛罗里达大学的行星学家菲尔·梅特泽格创建了相关电脑模型和模拟。此外,这所大学还提供了模拟的小行星物质。2018年12月31日,WINE进行了第一次验证。这艘飞船只有微波炉大小。造访太阳系内侧时,WINE利用太阳能电池板提供电量;造访阳光较弱的太阳系外侧时则借助放射性同位素发电机。

  由于采取蒸汽动力,WINE可以无限次“加油”,进而永远服役下去。在深空探索任务的每一站,WINE都可以采用一系列方式获得补给,具体取决于所造访天体的引力。研究小组表示蒸汽动力不仅能够让任务持续时间延长数倍,同时也能降低太空探索成本。

  梅特泽格指出:“每次造访其它天体,我们都要投入大量时间和金钱建造和发射飞船。在设计上,WINE永远不会耗光推进剂,因此能够大幅降低太空探索成本。与其它飞船不同,WINE的研制无需数年时间,允许我们在短时间内实施探索任务。”WINE项目是美国宇航局小企业技术转让计划的一部分,现正寻求合作伙伴,打造一艘真正意义上的蒸汽动力飞船并在太空中进行测试。

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