研究人员麻省理工学院(麻省理工学院)设计并测试了一种新型的3D打印离子发射卫星推进系统。
这种微型推进器被认为是同类产品中第一个完全印刷的装置，它从发射锥沿外壳发射带电离子粒子，给它几微米的推进力。在无摩擦的太空环境中，这种功率足以使它成为传统CubeSat发动机。
该项目的首席研究员Luis Fernando Velásquez-García说:“如果你想认真开发高性能的太空硬件，你真的需要考虑优化形状、材料，以及构成这些系统的一切。”“3D打印可以帮助解决所有这些问题。”
“你投入太空的硬件，你想从中得到很多很多年的使用，所以这是一个有效的策略。”
离子推进的好处
虽然向太空发射有效载荷需要使用巨大的化学动力火箭，但一旦它们进入轨道，操纵它们所需的推力相对较小。因此，发射高速粒子流以提供推力的电喷雾推进器代表了“乘坐共享”卫星任务的一个有吸引力的选择。
电喷雾发动机在这类应用中特别有效，因为它们可以发射带正电或负电的粒子，只需改变它们的极性即可。此外，它们的布局非常适合小型化，并且无需使用中和器，使其比常规发动机更可靠、更省油我设计。
然而，尽管近年来已经建立了许多液体动力系统，但它们通常是通过成本高、耗时长的减法来创建的。通过使用3D打印技术，科学家们声称现在有可能使这项技术“大众化”，缩短设计过程并生产中小批量产品。
“由于3D打印技术已经取得了巨大的进步，使用这种方法制造的器件的参数正变得与通过更复杂、更昂贵和更受限制的技术获得的器件的参数相似，”英国皇家科学院的Tomasz Grzebyk教授评论道弗罗茨瓦夫大学．“所有这些优势也可以在麻省理工学院开发的离子推进器上看到。”
加性MIT“MEMS”设计
在他们的研究中，麻省理工学院的研究小组构建了两种微机电系统(MEMS)设计:一种采用粘合剂喷射的基于SS 316l的发射器阵列，另一种使用丙烯酸聚合物。这些设备本身都有一个流体连接器、液体贮存器和一个外壳，其中包括嵌入的外部锥状发射器阵列。
在生产过程中，该团队发现，即使两个发射器具有相同的基本设计，聚合物系统仍然需要使用支撑材料。这导致了产品最终尺寸的微小差异，金属设备更短、更锋利的尖端最终使其比塑料产品释放出更高的推力水平。
经过几个小时的测试，两种系统都能够在没有任何性能下降的情况下运行，只产生一层很薄的“外壳”，可以很容易地移除。更重要的是，这两台发动机每个发射器产生的最大推力分别为191.3 nN和139.9 nN，这使它们比许多先进设备具有更高的“比冲量”。
尽管金属MEMS被证明比聚合物MEMS更强大，但研究小组得出结论，后者可以在未来提供更多的技术途径。鉴于塑料电极的成本优势，科学家们希望，最终，它能为一系列新的大学领导的设计和轨道空间任务提供基础。
微卫星的兴起
3D打印不仅用于制造发射系统，还用于制造卫星本身，许多公司已经制造出比以前更紧凑、更高效的设备。
微型卫星制造商迷你立方体例如，美国与服务局合作CRP美国来3D打印飞行准备PocketQubes．加法装置，已经通过a美国国家航空航天局GEVS-7000规格振动测试计划于2021年第2季度发射。
印度3D打印机制造商三维显示也曾与印度斯坦技术与科学学院来3D打印Jai Hind 1-S卫星. 立方体卫星是全球太空立方体竞赛的一部分，重量只有33.3克，是世界上最轻的立方体之一。
在其他地方,航空航天制造商泰雷兹阿莱尼亚空间将3D打印集成到其生产过程中Spacebus近地天体卫星.添加剂制造的零件已成功添加到商业应用程序中欧洲卫星通讯公司这款手机于2019年推出。
研究人员的研究结果在他们题为“研究”的论文中有详细说明附加制造的用于纳米卫星推进的电流体动力离子液体纯离子源。这项研究由杜尔塞·维里迪亚纳·梅洛·马西莫·路易斯·费尔南多·贝拉斯克斯·加西亚共同撰写。
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特色图片显示了麻省理工学院团队的塑料3D打印卫星推进器。图片来源于《添加剂制造杂志》。雷电竞充值
