Portal Space Systems在真空測試中驗證3D打印太陽能熱推進技術(shù)

2025年10月10日，南極熊獲悉，美國航天器公司Portal Space Systems進行了一項商業(yè)航天領(lǐng)域首創(chuàng)的測試，成功在真空室內(nèi)以全功率和高溫運行了太陽熱推進（STP）系統(tǒng)。此次演示驗證了該公司專為長期任務(wù)和增強軌道機動性而設(shè)計的“超新星”航天器所采用技術(shù)的關(guān)鍵要素。

此次測試在Portal位于華盛頓州博塞爾的工廠進行，驗證了專利3D打印熱交換器（HEX）推進器Flare的性能。據(jù)Portal稱，這款推進器在類似飛行的條件下達到了預(yù)期效果，使航天器能夠“在幾小時內(nèi)從低地球軌道（LEO）飛行到中地球軌道（MEO），在一天之內(nèi)從中地球軌道（MEO）飛行到地球同步軌道（GEO），并在短短幾天內(nèi)從低地球軌道（LEO）飛行到地月空間”，并且僅使用一種可儲存的非低溫推進劑——氨。

Portal Space Systems 首席執(zhí)行官杰夫·索恩伯格表示：“隨著機動性成為太空作戰(zhàn)的決定性優(yōu)勢，Supernova 的建造旨在賦予國家安全和商業(yè)運營商在軌道上重新定位、響應(yīng)和持續(xù)執(zhí)行任務(wù)的能力。推進系統(tǒng)能夠解鎖傳統(tǒng)化學或電力系統(tǒng)無法支持的任務(wù)策略和時間表?！?/div>

△多軌道航天器太陽能熱推進系統(tǒng)測試。圖片來自 Portal Space Systems

STP測試證實了Supernova的機動性。自20世紀60年代以來， NASA和美國空軍一直在研究太陽能熱推進技術(shù)，但目前基本上仍處于研究階段。Portal公司表示，它是第一家在模擬飛行的環(huán)境中演示太陽能熱推進技術(shù)的商業(yè)公司，他們采用了增材制造、先進材料和新型熱交換器設(shè)計，使STP能夠勝任實際任務(wù)。

與專注于維持軌道位置的傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，Supernova 的設(shè)計注重機動性，支持在低地球軌道 (LEO)、中地球軌道 (MEO)、地球同步軌道 (GEO) 和地月空間的轉(zhuǎn)移和長期存在。推進系統(tǒng)依靠非低溫推進劑，無需燃燒即可運行，因此可以進行燃料補給，預(yù)計使用壽命超過五年。

測試活動包括Flare推進器在真空環(huán)境下的全功率運行、推力和比沖預(yù)測的驗證，以及3D打印熱交換器的高溫性能驗證。Portal的設(shè)施使用高功率電加熱來模擬太陽能，并聲稱推進架構(gòu)已通過驗證，可與未來的飛行硬件集成。

△Firehawk正在對混合動力發(fā)動機原型進行燃燒測試。圖片來自 Firehawk Aerospace。

3D打印關(guān)鍵測試取得成功

除了 Portal Space Systems 之外，其他行業(yè)參與者也在推動 3D 打印在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

2025年9月，國防先進能量系統(tǒng)制造商火鷹航空航天公司（Firehawk Aerospace）成功完成了AM GMLRS級火鷹模擬（Firehawk Analog，GFA）的首次飛行測試。GFA是一款3D打印的混合火箭發(fā)動機系統(tǒng)。此次演示凸顯了Firehawk以增材制造方式生產(chǎn)混合推進系統(tǒng)的能力，這是他們與陸軍應(yīng)用實驗室（AAL）正在進行的第三階段SBIR合同的一部分。

△3D打印混合火箭首次飛行測試。圖片來自Firehawk Aerospace。

此外，專注于先進火箭推進的股權(quán)融資初創(chuàng)公司New FrontierAerospace (NFA)成功完成了其“雷神之錘” (Mj?lnir) 火箭發(fā)動機的一系列熱點火測試。發(fā)動機采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)，采用全流量分級燃燒循環(huán)，是液體火箭推進最高效的設(shè)計之一。這使得“雷神之錘”非常適合可重復(fù)使用的發(fā)射系統(tǒng)、高超音速飛行器和軌道轉(zhuǎn)移平臺。