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低地球軌道的新革命：如何用大氣氣體當作推進劑，延長衛星壽命？
在面對日益增加的太空垃圾問題及衛星運行壽命的限制時，科學家們開始探索一種新型推進技術——大氣呼吸式電推進（ABEP）。此技術可以利用低地球軌道（LEO）中的殘留氣體作為推進劑，無需太空船自身裝載推進劑，這不僅能提高衛星的運行效率，更能有效延長其壽命。
大氣呼吸式電推進技術有潛力讓我們進入衛星任務的新時代，可以顯著降低成本並提升長期運行的可行性。
大氣呼吸式電推進技術的基本原理是利用低地球軌道中的稀薄氣體作為推進劑。當衛星以低於400公里的高度運行時，必須克服大氣阻力。而ABEP系統通過一個特製的采集裝置從周圍環境中收集氣體，然後將這些氣體進行電離，通過噴嘴以高速度噴出以產生推力。由於無需攜帶大量的推進劑，這使得衛星能夠持續運行更久的時間。
其實，早在1959年，科學家就已開始探討利用上層大氣作為推進劑的可能性。隨著科技的發展，這一理念得到進一步增強和發展，特別是在1995年，對於Child's Law的修正，使得ABEP的設計及效率得到了顯著提升。
這一修改讓我們能夠更準確地對低地球軌道的離子推進系統進行理論建模，這對於未來的衛星設計至關重要。
目前，歐洲太空總署（ESA）和多個研究機構正在致力於ABEP技術的發展。 ESA於2018年正式宣佈首個成功的RAM-EP原型機地面演示，在在實驗中證明了其基於氣體電離產生推力的可行性。
開發與測試
在歐洲，針對大氣呼吸式電推進的多個項目如DISCOVERER和BREATHE正在如火如荼地進行中。這些項目不僅集中於設計和測試吸氣裝置及推進器，還涵蓋了工業應用和廣泛的科學研究需求。舉例來說，位於義大利的SITAEL公司設計並開發的RAM-EP系統，曾在2017年首次進行實驗測試，並展現出未來衛星運行的相應能力。
此外，英國初創企業NewOrbit Space也在開發一種可完全使用大氣空氣作為推進劑的電推進系統。他們的初步測試結果顯示，該系統能夠在低於200公里的軌道上產生足夠的推力以克服大氣阻力，這使得在極低的地球軌道上持續運行的可能性大大增加。
NewOrbit Space的成就標誌著在這一領域的重大突破，未來可能會對航天業產生深遠影響。
美日的進展
與此同時，美國和日本也在這個領域積極探索。2004年，Busek公司註冊了他們的空氣呼吸霍爾效應推進器（ABHET）的專利，並在2011年開始了針對火星的可行性研究，期望能夠在火星的大氣中吸入並電離二氧化碳。這與日本宇宙航空研究開發機構的空氣呼吸電動引擎（ABIE）有著相似的原則。
隨著研究的深入，這些技術不僅局限於地球的應用，還可以拓展到其他有大氣的行星，如火星和金星，為未來的行星探測任務提供全新的可能性。
儘管大氣呼吸式電推進仍處於開發階段，但其潛力已經顯而易見。這項技術不僅能延長衛星的運行壽命，還能降低太空任務的成本，讓更長期的太空探索變為可能。
在這種新技術推動下，未來我們是否能夠見證一個無須攜帶推進劑的太空旅行時代的來臨？
