新たな突破口！ヨウ素燃料宇宙船が軌道上試験を完了

18日、英科学誌ネイチャーに掲載された工学研究は、電気推進システムにおいて、より高価で貯蔵が難しいキセノンの代わりにヨウ素を使用すると、宇宙船の性能が向上する可能性があると指摘した。この研究結果は、宇宙産業における代替推進剤としてのヨウ素の利点を浮き彫りにしている。

電気推進システムは、電気を使用して推進剤を推進力に変換します。キセノンガスは希少であり、保管には特殊な加圧装置が必要であり、商業的に生産するには費用がかかります。航空宇宙産業の長期にわたる持続可能な発展を確保するには、代替の推進剤を見つける必要があります。代替案として考えられるのはヨウ素です。ヨウ素はキセノンよりも安価で、より豊富に存在し、固体状態で保存できます。ヨウ素は標準的な条件下では光沢のある紫がかった黒色の固体として存在しますが、比較的低い圧力で加熱すると固体から直接ガスに昇華するため、イオン推進装置にとって非常に効率的な燃料となります。これまで、地上でのテストではヨウ素がキセノンよりも高い効率を達成することが示されてきたが、完全なヨウ素電気推進システムを使用して軌道上の運用を完了した宇宙船は報告されていない。

今回、フランスのThrustMe社の科学者チームは、ヨウ素燃料推進システムを使用した小型衛星が軌道上での運用に成功したと報告した。このテストの原理は、推進システムがまず固体ヨウ素を加熱して昇華させてガスにし、次に高速電子の衝突によってヨウ素イオンと自由電子に変えるというものです。正に帯電したヨウ素イオンは排気口まで加速されて放出され、ターゲットを前方に押し出すことに成功します。

NPT30-I2 ヨウ素電気推進システムの飛行モデルが真空チャンバー内で点火します。画像ソース: ThrustMe

この推進システムは、2020年11月6日に打ち上げられた重さ20キロのキューブサット衛星を宇宙に押し上げ、その操縦効果が衛星追跡データによって確認された。研究により、ヨウ素は実用的な推進剤であるだけでなく、キセノンよりも効率的なイオン化を実現できることがわかっています。

研究者らは、この実証により航空宇宙産業における代替推進剤の受け入れが加速する可能性があると同時に、ヨウ素が幅広い宇宙ミッションで利用される可能性も示されると指摘した。たとえば、ヨウ素はシステムの小型化と簡素化を大幅に促進し、展開、衝突回避、寿命終了時の廃棄に関する新しい機能を備えた小型衛星や衛星群を実現します。

◎科技日報記者 張孟然

出典：科技日報

編集者：張爽

レビュー: 王小龍

最終レビュー：劉海英