“K-HERO”的太空在轨实证任务即将全面展开。“K-HERO”是韩国型运载火箭“世界号”第四次发射时送入太空的12颗立方体卫星之一,也是唯一一颗执行霍尔电推进器太空实证任务的卫星。
韩国科学技术院(KAIST)28日表示,“K-HERO”在27日中午成功与地面站完成首次通信后,已开始为太空验证展开正式任务准备。
“K-HERO”于27日凌晨4时左右在美国亚利桑那州SatNOGS地面站首次确认到信标信号,此后在全球各地面站共接收到了10次以上的信号。
随后在27日中午,韩国航空宇宙研究院(KARI)地面站也成功接收到了信标信号,由此验证了卫星已正常进入轨道且初始状态稳定。通过对信标的分析确认,卫星的4根通信天线也已成功展开。
研究团队计划今后通过双向通信检查卫星的电力、热环境和姿态稳定性,之后将依次开展霍尔推进器的在轨作动试验。
在试验中,将采集并分析等离子体电流、燃料箱压力变化、热变化、磁场生成特性、作动控制算法、电力供给特性等核心数据,从而正式验证60W级超小型霍尔推进器在太空环境下的性能。
霍尔推进器在一次作动时,将执行持续1分钟、推力达1mN(毫牛顿)级别的实证任务。1mN相当于在地面上将一张便利贴纸轻轻托起所需的力。
但在真空状态的太空中,几乎没有空气阻力且重力较低,即便是如此微小的推力,只要持续作用,也会使质量约4千克的“K-HERO”卫星的速度或轨道发生显著变化,因此可以作为实际的推进力加以利用。
“K-HERO”搭载了由KAIST原子力与量子工程学系Choi Wonho教授研究团队利用人工智能(AI)基础设计技术开发的150W级超小型霍尔推进器。
所谓霍尔推进器,是指利用电能将氙气(Xe)燃料电离并以高速喷射,从而获得推力的高效率电推进技术。其比冲(燃料效率)高,单位输入功率的推力性能(60mN/千瓦)出色,从大规模卫星星座(如SpaceX Starlink)到深空探测任务(美国国家航空航天局NASA Psyche)都得到广泛应用。
研究团队为解决复杂的等离子体生成及电磁场优化问题,引入了基于AI的性能预测方法。
通过这一方法,缩短了设计反复迭代过程并减少了实验次数,在缩减开发周期和成本方面取得了显著成果。这被评价为将韩国国内超小型电推进技术水平提升到更高阶段的重要进展。
此次霍尔推进器的开发,电推进专业初创企业Cosmo Bee股份公司(Cosmo Bee)也参与其中,该公司由Choi教授研究团队创立。研究团队和Cosmo Bee计划以“K-HERO”的在轨运用经验为基础,推进低功率霍尔推进器系统的商业化,以及面向超低轨道(VLEO)和深空探测的高效率霍尔推进器开发,为提升韩国国内小型卫星电推进产业的竞争力作出贡献。
Choi教授表示:“‘K-HERO’任务的成功,是将起步于实验室基础物理研究的等离子体电推进器技术提升至太空验证阶段的成果,这将成为推动韩国国内小型卫星电推进器实现商业化的重要转折点。”
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