全3D打印的電噴霧發動機適用于小型衛星在軌機動，生產成本僅為傳統推進器的一小部分。圖片來源：美國麻省理工學院
美國麻省理工學院團隊近期展示了一款完全采用3D打印技術制造的電噴霧發動機，能通過發射液滴來推進。這款創新設備不僅生產迅速，而且成本遠低于傳統推進器，它利用市場上可購買到的3D打印材料和技術，甚至可以在太空中完成打印。相關論文發表在《先進科學》雜志上。
電噴霧發動機的工作原理是對導電液體施加電場，從而產生高速微小液滴射流以推動航天器。這種微型發動機特別適用于小型衛星，如立方體衛星。相較于化學燃料火箭，電噴霧發動機在推進劑使用上更為高效，因此更適合執行精確的軌道內機動任務。盡管其產生的推力較小，但通過并聯多個電噴霧發射器可以達到所需的推力水平。
團隊此次開發了一種結合兩種3D打印方法的模塊化工藝，解決了制造由宏觀和微觀組件構成的復雜設備時遇到的難題。他們采用還原光聚合打印（VPP）技術，包括數字光處理技術，通過芯片大小的投影儀將光線照射到光敏樹脂上，逐層固化形成高分辨率的3D結構。此外，他們還設計了一種夾緊機制來連接各個部件，保證了設備的水密性。這使得宇航員能夠在太空中直接打印衛星發動機，無需依賴從地球發送的設備。
打印出的推進器包含32個電噴霧發射器，這些發射器協同工作，確保推進劑噴流穩定均勻。最終的原型設備在推力性能上與現有設備相當，甚至更優。
進一步研究顯示，通過調整推進劑的壓力，調節施加于發動機上的電壓，可以控制液滴流量，實現更寬范圍的推力輸出。
研究人員表示，這種方法簡化了系統設計，減少了復雜管道、閥門或壓力信號網絡，提供了一種更加輕便、經濟且高效的電噴霧推進解決方案。
3D打印出來的電噴霧發動機，幾乎可以標志著航天推進技術的一次重要突破。因為擁有快速生產和定制化的能力，在太空任務中能根據具體需求迅速調整設計，極大提升了執行靈活性和響應速度。特別是在緊急維修或需要快速部署新衛星的情況下，這種即時生產能力顯得尤為重要。而能在太空中直接制造發動機，意味著未來的太空任務將不再完全依賴從地球發送的設備，而是在軌道上就能自我修復和升級。因此說，這一創新不僅顯著降低了生產成本和時間，還為未來太空探索帶來更靈活、高效的解決方案。
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