Image: Luis Velásquez-García

New dime-sized, 3D-printed electrospray thruster for CubeSats takes one percent of the time and cost to make compared to traditional, clean-room manufacturing techniques.

一項新的研究發現，一個新的3D列印電子推進器有朝一日將有助於使先進的微型衛星更容易建造，也更經濟實惠。

傳統的火箭利用化學反應產生推進力。相比之下，電推進器透過利用電場加速帶電推進劑遠離航天器來產生推力。

電力推進的主要缺點是它產生的推力比化學火箭小得多，使得它太弱，無法從地球表面發射航天器。另一方面，考慮到電力推進器攜帶的推進劑量很小，它在產生推力方面非常有效。這使得它們在每一點重量都很重要的情況下非常有用，比如已經在軌道上的衛星。

幾十年來，電動推進器一直推動著宇宙飛船，但這些推進器通常依賴於儲存在體積龐大的壓力罐中的壓縮氣體，以及管道、閥門和泵來推動這些氣體四處流動。一種被稱為電噴霧推進器的新型電火箭，取而代之的是被稱為離子液體的含鹽液體推進劑。

在研究中，研究小組建立了兩種微機電系統（MEMS）設計：一種採用基於粘結劑噴射SS 316L的發射極陣列，另一種採用丙烯酸聚合物製成。這些裝置本身都具有流體聯結器，儲液器和外殼，外殼包括嵌入式錐形外部發射器陣列。

在生產過程中，研究小組發現，即使兩個發射器具有相同的基本設計，聚合物系統仍需要使用支撐材料。這導致產品的最終尺寸略有不同，並且金屬裝置的尖端更短且更鋒利，最終使其發出的推力級別高於塑膠裝置。

經過數小時的測試，這兩個系統都被證明能夠在不降低任何效能的情況下執行，僅產生了一層薄薄的“外殼”，可以輕鬆去除。而且，這兩種發動機的每個發射器產生的最大推力分別為191.3 nN和139.9 nN，從而使它們的“比衝量”比許多先進裝置更高。

儘管事實證明金屬MEMS比聚合物版本更強大，但研究小組得出的結論是，後者可以在將來提供更多使用該技術的途徑。鑑於塑膠電極的成本優勢，科學家們希望最終，它可以為一系列新的大學主導的設計和軌道太空飛行任務提供基礎。

3D列印不僅用於製造發射系統，還用於製造衛星本身，並且許多公司已經開發出比以前更緊湊，更高效的裝置。例如，微型衛星製造商Mini-Cubes已與美國服務局CRP合作，以3D列印技術準備就緒的PocketQubes。這些附加裝置已經通過了NASA GEVS-7000規範的振動測試，計劃在2021年第二季度推出。