麻省理工學院（MIT）的工程師們近期宣布了一項革命性的創(chuàng)新，他們成功研發(fā)出世界上首款全3D打印的電噴發(fā)動機。這一突破為小型衛(wèi)星，特別是CubeSats的推進系統(tǒng)帶來了更高效、經(jīng)濟的解決方案。

電噴發(fā)動機的工作原理是通過在導電液體上施加電場，產(chǎn)生高速微滴噴流，為航天器提供推力。相較于傳統(tǒng)的化學火箭，電噴發(fā)動機在軌道精確操控方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，因為其推進劑利用效率更高。然而，高昂的制造成本和耗時的半導體潔凈室工藝一直是制約電噴發(fā)動機廣泛應用的關(guān)鍵因素。

為了打破這一瓶頸，MIT的研究團隊采用了一種顛覆性的制造方法——全3D打印技術(shù)。這項技術(shù)不僅大幅縮短了生產(chǎn)周期，還將成本降低到了傳統(tǒng)推進器的極小一部分。研究團隊利用市面上可獲得的3D打印材料和工藝，成功制造出了這款發(fā)動機，甚至未來有望在軌道上直接進行3D打印，因為3D打印技術(shù)具備在太空環(huán)境中應用的能力。

在制造過程中，研究團隊結(jié)合了雙光子打印和數(shù)字光處理（DLP）兩種3D打印方法，成功克服了制造復雜設(shè)備的挑戰(zhàn)。這款發(fā)動機由宏觀和微觀組件構(gòu)成，需要各部分無縫協(xié)同工作。雙光子打印技術(shù)通過高精度激光束逐點固化樹脂，制造出了極尖銳的發(fā)射器尖端和狹窄均勻的毛細管，用于攜帶推進劑。而數(shù)字光處理技術(shù)則利用微型投影儀逐層固化樹脂，制造出更大的流道塊，確保推進劑的儲存和分配。

這款原型發(fā)動機配備了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，甚至在某些情況下更強。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，從而減少對復雜管道、閥門或壓力信號網(wǎng)絡的依賴，使發(fā)動機更加輕便、經(jīng)濟且高效。

MIT微系統(tǒng)技術(shù)實驗室（MTL）的首席研究科學家路易斯?費爾南多?維拉斯奎茲-加西亞表示：“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。半導體制造技術(shù)與低成本太空探索的理念并不契合，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>

這款3D打印電噴發(fā)動機的成功研發(fā)，標志著太空探索領(lǐng)域的一次重大進步。它不僅為小型衛(wèi)星提供了更為高效、經(jīng)濟的推進解決方案，還為未來的太空探索開啟了新的可能性。

在MIT研究團隊的眼中，這款發(fā)動機只是一個開始。他們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。這些努力將進一步提升發(fā)動機的性能，為未來的太空探索奠定堅實基礎(chǔ)。