全 3D 打印電噴發動機問世：讓小衛星“飛”得更便宜

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IT 之家 2 月 20 日消息，麻省理工學院（MIT）的工程師們取得了一項突破性進展，成功開發出首款全 3D 打印的電噴發動機（electrospray engine），這一成果為小型衛星（CubeSats）的推進系統提供了更高效、低成本的解決方案。

據 IT 之家了解，電噴發動機通過将電場施加于導電液體，產生高速微滴噴流，從而為航天器提供推力。與傳統的化學火箭相比，電噴發動機在軌道精确操控方面更具優勢，因為其推進劑利用效率更高。然而，傳統電噴發動機的制造依賴于昂貴且耗時的半導體潔淨室工藝，這限制了其廣泛應用。

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。這種技術不僅能夠快速生產發動機，而且成本僅為傳統推進器的零頭。研究人員利用市場上可獲取的 3D 打印材料和工藝，成功制造出這款發動機，甚至有望在軌道上直接打印，因為 3D 打印技術能夠在太空環境中應用。

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

該原型發動機包含 32 個電噴發射器，能夠穩定且均勻地噴射推進劑。測試結果顯示，這款 3D 打印發動機的推力與現有的電噴發動機相當，甚至更強。此外，研究人員還發現，通過調節電壓可以實現更廣泛的推力範圍，從而減少對復雜的管道、閥門或壓力信号網絡的依賴，使發動機更輕、更便宜且更高效。

" 我們希望借助這種制造技術，讓更多人能夠參與到太空硬體的研發中，"MIT 微系統技術實驗室（MTL）的首席研究科學家路易斯・費爾南多・維拉斯奎茲 - 加西亞（Luis Fernando Velásquez-García）表示，" 半導體制造技術與低成本太空探索的理念不符，而我們的目标是通過普及化的制造技術，推動高性能太空硬體的發展。"

未來，研究團隊計劃進一步探索電壓調節的優勢，制造更密集、更大規模的發射器陣列，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 打印電噴發動機的 CubeSat 衛星，用于在軌運行和離軌操作。