Một nghiên cứu kỹ thuật được công bố trên tạp chí Nature của Anh ngày 18 chỉ ra rằng việc sử dụng iốt thay vì xenon đắt tiền và khó lưu trữ hơn trong hệ thống đẩy điện có thể cải thiện hiệu suất của tàu vũ trụ. Những phát hiện này làm nổi bật những lợi thế của iốt như một chất đẩy thay thế cho ngành công nghiệp vũ trụ.
Hệ thống đẩy điện chuyển đổi nhiên liệu thành lực đẩy bằng điện. Khí xenon rất khan hiếm, đòi hỏi phải có thiết bị nén đặc biệt để lưu trữ và có giá thành sản xuất thương mại rất cao. Để đảm bảo sự phát triển bền vững lâu dài của ngành hàng không vũ trụ, cần phải tìm ra một loại nhiên liệu thay thế. Một giải pháp thay thế khả thi là iốt, rẻ hơn xenon, dồi dào hơn và có thể lưu trữ ở trạng thái rắn. Iốt tồn tại dưới dạng chất rắn màu tím đen bóng trong điều kiện tiêu chuẩn, nhưng khi đun nóng ở áp suất tương đối thấp, nó thăng hoa trực tiếp từ chất rắn sang chất khí, khiến nó trở thành nhiên liệu hoàn hảo cho động cơ đẩy ion. Trước đây, iốt đã được chứng minh là đạt hiệu quả cao hơn xenon trong các thử nghiệm trên mặt đất, nhưng chưa có tàu vũ trụ nào được báo cáo là đã hoàn thành các hoạt động trên quỹ đạo bằng hệ thống đẩy điện iốt hoàn toàn.
Lần này, một nhóm các nhà khoa học từ công ty ThrustMe của Pháp đã báo cáo rằng một vệ tinh nhỏ sử dụng hệ thống đẩy nhiên liệu iốt đã đạt được hoạt động thành công trên quỹ đạo. Nguyên lý của thử nghiệm này là hệ thống đẩy đầu tiên làm nóng iốt rắn để biến nó thành khí, sau đó sự bắn phá của các electron tốc độ cao sẽ biến nó thành các ion iốt và các electron tự do. Các ion iốt tích điện dương sau đó được tăng tốc đến cổng xả và được giải phóng, đẩy mục tiêu về phía trước một cách thành công.
Mô hình bay của hệ thống đẩy điện iốt NPT30-I2 được đánh lửa bên trong buồng chân không. Nguồn hình ảnh: ThrustMe
Hệ thống đẩy đã đẩy vệ tinh CubeSat nặng 20 kg vào không gian được phóng vào ngày 6 tháng 11 năm 2020 và hiệu ứng điều khiển của nó đã được xác nhận bằng dữ liệu theo dõi vệ tinh. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng iốt không chỉ là chất đẩy khả thi mà còn có thể đạt được khả năng ion hóa hiệu quả hơn xenon.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng cuộc trình diễn này có thể đẩy nhanh quá trình chấp nhận nhiên liệu thay thế của ngành hàng không vũ trụ, đồng thời cho thấy tiềm năng sử dụng iốt trong nhiều sứ mệnh không gian khác nhau. Ví dụ, iốt có thể thúc đẩy đáng kể quá trình thu nhỏ và đơn giản hóa hệ thống, tạo ra các vệ tinh và chòm sao vệ tinh nhỏ với khả năng triển khai, tránh va chạm và xử lý khi hết vòng đời.
◎ Phóng viên báo Khoa học và Công nghệ Trương Mạnh Nhiên
Nguồn: Khoa học và Công nghệ hàng ngày
Biên tập: Trương Sảng
Đánh giá: Vương Tiểu Long
Đánh giá cuối cùng: Liu Haiying
