
麻省理工學院(mit)的航太團隊正突破微型與奈米衛星推進技術的瓶頸,研發出全球首個「雙模式單一推進劑」太空推進系統,可無縫整合化學與電力推進。該系統的核心是一種新型高能量離子液體推進劑,首次實現單一燃料槽同時驅動高推力化學噴嘴與超高比衝電靜式離子推力器。這項突破為立方衛星執行多樣化任務開闢了全新途徑,包括深空探測、快速反應軌道變換,以及長期精確姿態控制。
傳統小型衛星受限於尺寸與質量限制,通常只能在高推力(化學推進)與高效率(電力推進)之間二選一。mit團隊另闢蹊徑,成功將美國空軍研發的環保型單一推進劑「ascent」——兼具高能量密度與優異離子導電性——應用於微型電噴推力器。實驗顯示,這種樂高積木大小的推進劑儲存模組,黏度僅與嬰兒油相當,每腔室僅裝載一克燃料,卻能穩定持續驅動一枚指甲蓋大小的電靜式推力器超過100小時,性能堪比當今主流電力推進劑。
更重要的是,ascent原本專為化學推進而最佳化;其放熱分解反應可直接推動微型噴嘴產生瞬間高推力。在此基礎上,mit打造出真正意義上的「一種推進劑、兩種用途」架構:在gpdm(綠色推進雙模式)立方衛星任務中,一個公事包大小的6u立方衛星將首次整合一台化學推力器與四台電靜式離子推力器,全部由單一燃料槽供給。該任務預計於2024年11月由美國國家航空暨太空總署發射,將成為微納平台首次進行雙模式共用推進劑的在軌示範。
專案負責人保羅·洛薩諾教授指出,這種協同架構賦予小型衛星前所未有的任務靈活性——使其既能扮演「深空巡航者」的角色,利用電力推進穩步加速數千萬公里,抵達火星或小行星帶;又能轉變為「軌道敏捷偵察兵」,在目標附近啟動化學推進,執行高精度懸停、掠過或多角度拍攝等任務。艾蜜莉亞·布魯諾博士強調,離子液體本身低揮發、無毒且熱穩定,大幅降低地面作業風險與在軌故障機率,是永續太空探索的理想推進介質。
相關研究結果,題為「使用高能量離子液體單推進劑之電噴推進器性能特性分析」,於2026年5月31日發表在美國航空航天學會(aiaa)的權威期刊《推進與動力學期刊》上,並獲得了美國國家航空暨太空總署(nasa)的特別資助。這項技術不僅有望重塑深空微型探測的發展模式,還能助力低地球軌道上的動態星座部署——例如,使一群立方衛星在極端天氣事件發生前數小時,執行同步軌道變軌與精準觀測,從而實現真正「靈活、快慢皆宜、可擴展且可控」的智慧空間基礎設施。