碘动力航天器首次完成在轨测试

英国《自然》杂志于2021年11月18日发表的一项工程学研究论文指出，在电推进系统中使用碘而不是更贵也更难储存的氙气，或能提升航天器的性能。该研究结果凸显出碘作为航天业替代推进剂的优势。

电推进系统通过电力将推进剂转化为推力。作为当前的主流推进剂，氙气存在稀少、需要专用加压设备才能存储，以及商业生产成本高等问题。为了保证航天业的长期可持续发展，有必要寻找一种替代推进剂。一个可能的替代选择就是碘，碘相对氙气价格低廉、产量丰富，而且可以固态储存。碘在标准情况下以带光泽的紫黑色固体状态存在，但只要在较低的压力下加热碘，它就会直接从固体升华为气体，这使得碘成为离子推进器引擎完美的高效燃料。此前，碘在地面测试中已能达到比氙气更高的效率，但之前尚未报告过完全使用碘电推进系统的航天器完成在轨运行。

此次，法国ThrustMe公司科学家团队报告了一个使用碘工质推进系统的小型卫星，成功地实现了在轨运行。其工作原理是，推进系统首先加热固态碘使其升华成气体，然后在高速电子的轰击下使其变成碘离子与自由电子，接着带正电的碘离子被加速至排气口排出，成功地推动目标向前飞行。

该推进系统在太空中推动2020年11月6日发射的一个重20 kg的立方体卫星，其机动得到了卫星追踪数据的确认。研究显示，碘不仅是一种可行的推进剂，还能实现比氙气更高效的电离化。

研究人员指出，这一演示或加快航天业对替代推进剂的接纳，同时也展现出碘在大量航天任务中的应用潜力。比如，碘能显著地推进系统的小型化和简化，从而得到具有新能力的小型卫星和卫星星座，用于部署、碰撞规避和报废处置。