IT之家 2 月 20 日消息，麻省理工學(xué)院（MIT）的工程師們?nèi)〉昧艘豁椡黄菩赃M展，成功開發(fā)出首款全 3D 打印的電噴發(fā)動機（electrospray engine），這一成果為小型衛(wèi)星（CubeSats）的推進系統(tǒng)提供了更高效、低成本的解決方案。

據(jù)IT之家了解，電噴發(fā)動機通過將電場施加于導(dǎo)電液體，產(chǎn)生高速微滴噴流，從而為航天器提供推力。與傳統(tǒng)的化學(xué)火箭相比，電噴發(fā)動機在軌道精確操控方面更具優(yōu)勢，因為其推進劑利用效率更高。然而，傳統(tǒng)電噴發(fā)動機的制造依賴于昂貴且耗時的半導(dǎo)體潔凈室工藝，這限制了其廣泛應(yīng)用。

為打破這一限制，MIT 的研究團隊采用了一種全新的制造方法 —— 全 3D 打印技術(shù)。這種技術(shù)不僅能夠快速生產(chǎn)發(fā)動機，而且成本僅為傳統(tǒng)推進器的零頭。研究人員利用市場上可獲取的 3D 打印材料和工藝，成功制造出這款發(fā)動機，甚至有望在軌道上直接打印，因為 3D 打印技術(shù)能夠在太空環(huán)境中應(yīng)用。

研究團隊通過結(jié)合兩種 3D 打印方法 —— 雙光子打印和數(shù)字光處理（DLP），克服了制造復(fù)雜設(shè)備的挑戰(zhàn)。該設(shè)備由宏觀和微觀組件構(gòu)成，需要無縫協(xié)同工作。雙光子打印技術(shù)利用高精度激光束逐點固化樹脂，能夠制造出極尖銳的發(fā)射器尖端和狹窄均勻的毛細管，以攜帶推進劑。而數(shù)字光處理技術(shù)則通過微型投影儀逐層固化樹脂，用于制造更大的流道塊，確保推進劑的儲存和分配。

該原型發(fā)動機包含 32 個電噴發(fā)射器，能夠穩(wěn)定且均勻地噴射推進劑。測試結(jié)果顯示，這款 3D 打印發(fā)動機的推力與現(xiàn)有的電噴發(fā)動機相當，甚至更強。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)電壓可以實現(xiàn)更廣泛的推力范圍，從而減少對復(fù)雜的管道、閥門或壓力信號網(wǎng)絡(luò)的依賴，使發(fā)動機更輕、更便宜且更高效。

“我們希望借助這種制造技術(shù)，讓更多人能夠參與到太空硬件的研發(fā)中，”MIT 微系統(tǒng)技術(shù)實驗室（MTL）的首席研究科學(xué)家路易斯?費爾南多?維拉斯奎茲-加西亞（Luis Fernando Velásquez-García）表示，“半導(dǎo)體制造技術(shù)與低成本太空探索的理念不符，而我們的目標是通過普及化的制造技術(shù)，推動高性能太空硬件的發(fā)展?！?/p>

未來，研究團隊計劃進一步探索電壓調(diào)節(jié)的優(yōu)勢，制造更密集、更大規(guī)模的發(fā)射器陣列，并嘗試使用多個電極來分離推進劑的電噴射觸發(fā)與噴流形狀和速度的控制。長遠來看，他們還希望展示一顆完全采用 3D 打印電噴發(fā)動機的 CubeSat 衛(wèi)星，用于在軌運行和離軌操作。

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