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低地球轨道的新革命：如何用大气气体当作推进剂，延长卫星寿命？
在面对日益增加的太空垃圾问题及卫星运行寿命的限制时，科学家们开始探索一种新型推进技术——大气呼吸式电推进（ABEP）。此技术可以利用低地球轨道（LEO）中的残留气体作为推进剂，无需太空船自身装载推进剂，这不仅能提高卫星的运行效率，更能有效延长其寿命。
大气呼吸式电推进技术有潜力让我们进入卫星任务的新时代，可以显著降低成本并提升长期运行的可行性。
大气呼吸式电推进技术的基本原理是利用低地球轨道中的稀薄气体作为推进剂。当卫星以低于400公里的高度运行时，必须克服大气阻力。而ABEP系统通过一个特制的采集装置从周围环境中收集气体，然后将这些气体进行电离，通过喷嘴以高速度喷出以产生推力。由于无需携带大量的推进剂，这使得卫星能够持续运行更久的时间。
其实，早在1959年，科学家就已开始探讨利用上层大气作为推进剂的可能性。随着科技的发展，这一理念得到进一步增强和发展，特别是在1995年，对于Child's Law的修正，使得ABEP的设计及效率得到了显著提升。
这一修改让我们能够更准确地对低地球轨道的离子推进系统进行理论建模，这对于未来的卫星设计至关重要。
目前，欧洲太空总署（ESA）和多个研究机构正在致力于ABEP技术的发展。 ESA于2018年正式宣布首个成功的RAM-EP原型机地面演示，在在实验中证明了其基于气体电离产生推力的可行性。
开发与测试
在欧洲，针对大气呼吸式电推进的多个项目如DISCOVERER和BREATHE正在如火如荼地进行中。这些项目不仅集中于设计和测试吸气装置及推进器，还涵盖了工业应用和广泛的科学研究需求。举例来说，位于义大利的SITAEL公司设计并开发的RAM-EP系统，曾在2017年首次进行实验测试，并展现出未来卫星运行的相应能力。
此外，英国初创企业NewOrbit Space也在开发一种可完全使用大气空气作为推进剂的电推进系统。他们的初步测试结果显示，该系统能够在低于200公里的轨道上产生足够的推力以克服大气阻力，这使得在极低的地球轨道上持续运行的可能性大大增加。
NewOrbit Space的成就标志着在这一领域的重大突破，未来可能会对航天业产生深远影响。
美日的进展
与此同时，美国和日本也在这个领域积极探索。 2004年，Busek公司注册了他们的空气呼吸霍尔效应推进器（ABHET）的专利，并在2011年开始了针对火星的可行性研究，期望能够在火星的大气中吸入并电离二氧化碳。这与日本宇宙航空研究开发机构的空气呼吸电动引擎（ABIE）有着相似的原则。
随着研究的深入，这些技术不仅局限于地球的应用，还可以拓展到其他有大气的行星，如火星和金星，为未来的行星探测任务提供全新的可能性。
尽管大气呼吸式电推进仍处于开发阶段，但其潜力已经显而易见。这项技术不仅能延长卫星的运行寿命，还能降低太空任务的成本，让更长期的太空探索变为可能。
在这种新技术推动下，未来我们是否能够见证一个无须携带推进剂的太空旅行时代的来临？
