为了开发“机动无悔”的航天器，美国太空部队向一个包括康奈尔大学工程师在内的国家研究小组提供了3500万美元，这将是第一个将快速化学火箭与由核微反应堆驱动的高效电力推进结合在一起的研究小组。

新成立的空间动力和推进敏捷性、响应性和弹性研究所由密歇根大学领导，涉及8所大学和14个行业合作伙伴，这是美国最大的努力之一，旨在推进空间动力和推进，这是国防和空间探索的关键需求。

大多数航天器的推进方式有两种：一种是化学火箭，它提供了很大的推力，但很快就会耗尽燃料；另一种是由太阳能电池板供电的电力火箭，虽然速度慢、笨重，但很省油。

为了提供更快、更有效的电力推进，该研究所的一个子团队正在开发一种核微反应堆的概念，探索安全、可靠和可持续的太空核能新途径的早期可行性。其他小组将开发技术，将微反应堆的热量转化为可用的电力，以及将电力转化为推力的电动发动机。

未来系统的每一部分，以及这些部分连接的方式，都给研究团队带来了有趣的挑战，他们将学术和小企业合作伙伴结合起来，为商业制造铺平道路。

Sadaf Sobhani是康奈尔大学机械和航空航天工程助理教授，也是该研究所散热小组的首席研究员，他正在领导轻量级、可展开和模块化散热器的开发。这些散热器配备了嵌入式热管，通过尖端的陶瓷增材制造技术成为可能。通过与Advanced Cooling Technologies和Ultramet的合作，该团队旨在利用低密度、高导热陶瓷（如氮化铝）、优化的工作流体和超高发射率涂层，以最大限度地提高散热效率。

Sobhani的建筑热流体实验室专门研究热管理和能量转换技术，他说：“我们的目标是创建一个不仅高效而且适应性强的系统，为未来的任务提供在不同环境下运行所需的灵活性。”“该项目通过整合创新设计、先进材料和制造，突破了航天器热管理的极限。”

Fabien Royer是机械和航空航天工程助理教授，也是散热副蒸汽的联合研究员，他带来了可展开空间结构的关键专业知识。他的康奈尔空间结构实验室正在开发支撑陶瓷散热器的轻型可展开结构骨干。罗耶说：“这种结构结合了三个看似矛盾的特征：极低的质量，在火箭整流罩内折叠时的高包装效率，以及在轨道上部署时的高刚度。”

康奈尔大学机械和航空航天工程助理教授伊莱恩·佩特罗（Elaine Petro）是该研究所推进模型小组的首席研究员，该小组由密歇根大学和科罗拉多博尔德大学的合作者组成。他们将共同开发电动推进器运行的综合数值模型。

这项研究的结果将包括精确捕捉推进器中复杂等离子体化学和瞬态动力学的模型，该模型使用新的油门范围和新型推进剂混合物，如水和ASCENT——一种由空军研究实验室开发的先进单推进剂配方。这些工具将使研究人员能够诊断和减轻推进系统中难以通过实验检测到的低效率问题，并有助于在一系列操作条件下优化发动机性能。

“我们很高兴能成为这个研究所的一部分，并在推进建模和散热这些关键领域发挥领导作用，”领导康奈尔大学先进空间技术研究和建筑实验室的彼得罗说。“从20世纪70年代到现在，太空动力和推进架构没有太大变化。SPAR团队将开发的新想法和操作概念可以为空间探索提供全新的方法和能力。”

密歇根大学航空航天工程副教授本杰明·乔恩斯（Benjamin Jorns）担任该研究所所长。

其他参与的大学包括华盛顿大学、科罗拉多大学博尔德分校、普林斯顿大学、威斯康星大学、西密歇根大学、科罗拉多州立大学和宾夕法尼亚州立大学。行业合作伙伴包括Ultrasafe Nuclear Corporation， Antora Energy, Spark Thermionics, Ultramet, cisislunar Industries, Champaign Urbana Aerospace, Benchmark Space Systems, Advanced cooling Technologies, NuWaves Inc.和Analytical Mechanics Associates。诺斯罗普·格鲁曼公司、洛克希德·马丁公司、西屋公司和航空航天公司组成了咨询委员会。

本文经过Katherine McAlpine的许可改编，由密歇根大学出版。