广东
这台发动机，准备把阻力吃掉。
卫星飞得越低，空气阻力越强，通常越快坠落。现在，一台实验装置反过来收集这些稀薄空气，把它们变成维持轨道的推力。
听起来像“永动卫星”。但这里的无限续航，有一个很容易被忽略的前提。
实验室组装完成的射频螺旋波等离子体推进器，目前尚未进入真实轨道。
低空困局
极低地球轨道大约位于100至450公里高度。离地面更近，遥感图像可以更清晰，通信所需功率也更低。
代价是这里仍有空气。它会持续拖慢卫星，迫使发动机不断补偿速度。
把敌变粮
新方案叫“大气呼吸式电推进”。它不带大量氙气，而是迎面收集高层大气分子。
分子被送入发动机、变成等离子体，再高速喷向后方，产生微弱而连续的推力。
空气先被进气口聚拢，再被电离和加速喷出，以抵消同一批空气造成的阻力。
最大反转
拖卫星下坠的空气，恰好也成了推进剂来源。
只要收集量、喷射速度和电力都够，发动机就能把损失的轨道能量补回来。
空气太薄
难点在于，高空分子稀少，彼此甚至很难碰撞。普通漏斗抓不到足够多的气体。
研究者弗朗切斯科·罗马诺因此比较了三种进气设计。
镜面进气
表现最好的是抛物面“镜面”进气口。模拟与风洞测试中，它收集了约94.3%的来流粒子。
装置偏转15度后，效率下降约8%。这说明它不必永远精准迎风。
空气收集器需要在极稀薄来流中捕获足够分子，同时尽量降低自身阻力。
氧会吃机器
极低轨道富含活泼的原子氧。它会腐蚀电极、加速栅格和传统离子发动机的阴极。
如果阴极失效，卫星还可能积累电荷，把刚喷出的离子重新吸回来。
干脆不接触
罗马诺设计了无电极、无中和器的射频推进器。磁场让正负粒子一起形成近中性的喷流。
关键部件不直接泡在等离子体中，可减少原子氧带来的侵蚀。
灵感来自MRI
发动机使用类似核磁共振设备的“鸟笼天线”。真空测试中，超过99%的输入电功率进入推进器。
鸟笼天线围绕放电区布置，用射频能量维持等离子体。
真的点着了
团队在真空室内模拟轨道气体浓度，并分别送入氩气、氮气和氧气。
推进器用50至60瓦射频功率产生了稳定等离子体流。实验验证的是点火与持续运行，不是整星续航。
无限怎么算
系统模型显示，在190至250公里高度，它可能用不到1.6千瓦电力抵消阻力。
这里的“无限”只表示无需耗尽储存推进剂，并不代表卫星永不损坏。
前车之鉴
欧洲GOCE卫星曾在约250公里高度，用氙离子发动机持续抵消阻力。
它证明低空补推可行，也暴露了限制：氙气用完，任务最终结束。
GOCE依靠携带的氙气维持超低轨道，新方案希望把有限储箱换成沿途空气。
还没上天
这项成果来自博士论文、实验室测试和系统建模。目前没有在轨数据证明整套装置能长期抵消真实阻力。
太阳活动、昼夜和纬度都会改变空气密度，发动机必须跟着调节。
真正考场
美国DARPA也在推进同类技术，并计划用超过一年的在轨试验核对地面模型。
只有进气、点火、推力、供电和材料寿命同时过关，“呼吸卫星”才算成立。
不止地球
模型还估算，它可在火星上空120至160公里利用二氧化碳工作。
不过这仍是计算结果。眼下最关键的问题，是它能否先在地球轨道稳定呼吸一年。
如果首颗验证星升空，你最想先看它证明推力，还是证明发动机不会被原子氧慢慢吃坏？
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