2.9低温凝胶推进剂技术

背景—促使这一技术领域的工作有几个，其中包括如[12]：

(1) 如果凝胶推进剂能够允许在去外太空的轨道中长时间的冻结，那么在很多任务中可以简化航天飞船/推进的热力设计；

(2) 如果凝胶可以提高推进剂的存储温度，那么它们可能是执行靠近太阳任务的首选。（他们可能是靠近太阳任务的兴趣所在）；

(3) 对于任何非低温推进剂系统，低温度的凝胶推进剂可能会具有最高的比冲；

(4) 推进剂体机密度大于任何一个纯净的液体，这暗示了可能的质量收益；

(5) 凝胶推进剂可以使依赖动力的任务得以实现或者提高任务的能力。

2003年3月，ROSSNRACycle2AmendmentSubtopic2.1“先进的燃料”选择了这项工作。随后，与诺斯罗普·格鲁门公司空间技术签署了名为“低温凝胶推进剂技术”的合同，合同号为NNM04AB57C，于2004年10月1日起生效。PI组织是诺斯罗普·格鲁门公司的；Co.I.JPL；由SAIC完成系统分析。合同期内的表现为基准期为12个月和6个月的选择期。

任务的总体目标转化为下列目标：

(1) 研究和开发最适合低温空间飞行任务的凝胶推进剂；

(2) 定义适用于航天任务和推进子系统的要求；

(3) 确定/选择标准凝胶推进剂的配方；

(4) 找出标准凝胶推进剂的物理特性和在冻结和解冻前后的特性；

(5) 验证冰冻—解冻循环对发动机性能的影响；

(6) 对凝胶推进剂组件和系统进行研究和分析，以量化在航天任务中的收益。

另外，工作的重点[13,14]将放在以下几个方面：

(1) 的SMD任务准备先进的凝胶推进剂（木星极轨道飞行器，木星多探测头，彗星样本返回，火星轨道器）；

(2) 为SMD任务设计和研发高性能，低温可储存，安全的氧化剂和燃料的凝胶推进剂配方；

(3) 将设计工作限制在MON-3和MMH推进剂上（满足TRL要求）；

(4) 限制发展硝酸锂和铝负荷。

作为合同中SOW的一部分，以下的条目进一步指导了任务的努力方向：

(1) 配方，理论性能，推进剂特点进行详细的分析，并且评价其他技术问题；

(2) 评价冻结—融解循环前后凝胶推进剂的流变性，制造，分析，流体动力学，热力学性质；

(3) 评价在的冻结—融解循环前后凝胶推进剂的点火和燃烧性能。

任务中实现既定的目标采用的方法以图表形式呈现在图12中

图12—低温凝胶推进剂技术（LTGPT）任务采用的方法

现状—这个合同在2005年9月22日提交了最终报告，而且在这个技术领域并没有对ISPT进行进一步的投资。

总结—在提交的结论中，取得了以下成果：

(1) 证了对一个特定的任务要求而设计和研发凝胶推进剂的全面过程；

(2) LTGPT的核心目标是设计和研发MON-3和MMH标准凝胶推进剂；

(3) 氧化剂未能满足冻融要求，可供选择的道路已被确定；

(4) 对任务和系统的分析确定在SMD任务中应用凝胶推进剂的主要收益，如增加有效载荷，减少发射质量；

(5) 凝胶推进剂的安全属性在带有放射性同位素和电抗器的载荷时可能发挥关键作用；

(6) 性能、低温储存性和安全性导致了两种不同的解决方案；

(7) 最优性能：液体MON-3和MMHw/30％Al凝胶燃料；

(8) 高性能/低温度存储性能/安全性：胶体MON-3或IRFNA的凝胶MMHw/30％的Al；

(9) 基于凝胶推进剂系统的TRL建立了技术路线图。请参阅表2TRL评估已选定的组件。今后的工作重点应放在ISP（C*，CF）的性能和必要的技术，以实现高效率，降低系统的压力，长时间的燃烧；

(10) ParallelTeam-X会议的一项建议：冰冻融解循环可能与任务的某些方面冲突，例如融解可能课和任务的其他操作在电力需求上重叠。融解会降低电能的节省。