用于燃燒室僅1毫米的微型衛星推進器的火箭發動機需通過MEMS工藝制造而成。該類衛星只使用冰和電就能產生所需推力。

隨著電子器件的不斷小型化，軌道發射能力的不斷提高，小型衛星正在迅猛發展。然而，在小型衛星發展的進程中，必須縮小的不僅僅是電子器件，推進器和其它穩定性裝置的尺寸也必須按比例縮小。雖然專用衛星越來越小，但推進器等關鍵組件卻沒有跟上尺寸縮小的步伐。

傳統的推進器使用聯氨作為火箭燃料，這類推進器除了對發動機和控制系統有需求之外，還需要儲罐。而較先進的離子電推進系統已經發布，并在不斷地研發提升，但該系統仍然太大，無法成為最小的兩類衛星的有效解決方案，這兩類衛星分別是重量在1千克至10千克（2.2磅至22磅）之間的納米衛星（Nano satellites），以及重量在0.1千克至1千克（0.22磅至2.2磅）之間的皮米衛星（Pico satellites）。

據麥姆斯咨詢報道，近日，歐空局（European Space Agency，ESA）測試了一種MEMS火箭推進器，用于納米衛星和皮米衛星。該MEMS火箭推進器由英國倫敦帝國理工學院（Imperial College of London）的一個團隊設計，被命名為ICE-Cube推進器（銥催化電解立方體衛星推進器），其原理是利用電解槽將水分離成氫氣和氧氣。

然后，氫氣和氧氣在長度不到1毫米的燃燒室中完成氣體混合。由于其尺寸太小，需要使用MEMS工藝來完成制造。實驗室測試表明，該MEMS火箭推進器在持續185秒的特定脈沖下可提供1.25毫牛（millinewtons）的推力。

小型衛星的競賽

納米衛星是一類較先進且發展迅速的太空飛行器。2012年，發射了25顆納米衛星。10年之后的2022年，就有334顆納米衛星被發射，而在2023年，已宣布的發射數量幾乎是2022年的兩倍。

這類衛星幾乎沒有多余的空間。傳統的有毒且具有腐蝕性的推進劑（如聯氨）的儲罐將無法使用。而其它小尺寸儲罐的推進方式（如離子、壓縮空氣或蒸汽）都不如“氫氣+氧氣”燃燒系統節能。當尺寸限制于納米衛星時，它們的“使用壽命”將縮短。

氫氣和氧氣混合產生推力

以水冰的形式儲存推進劑比以氣態或液態氣體的形式儲存更安全、成本更低。只需要20瓦的功率就可完成電解，所需的電能將通過太陽能電池和（或）蓄電池產生。從某種意義上來說，該MEMS火箭推進器通過冰的形式將太陽能轉化為推力。

非常規的制造方法

該推進器是在倫敦帝國理工學院帝國等離子體推進實驗室（Imperial Plasma Propulsion Laboratory）內采用了他們開發的MEMS工藝制造而成的。他們通過反應離子刻蝕（Reactive Ion Etching，RIE）技術刻蝕難溶金屬來構建推進器的結構。接著濺射沉積銥層，銥層既可以作為點火催化劑，又可以在推進器結構壁上形成氧化保護層。

該推進器在裝有氣態氫氣和氧氣供應系統的情況下也能很好地工作。然而，這將占用更多的空間，容易發生泄漏和爆炸，并需要額外的監控管理硬件。通過使用冰的形式，所需的組件大大減少，并且燃料、氧化的組合穩定且安全。

先將氫氣和氧氣分離，然后再燃燒重組它們，效率似乎并不高。然而，這種將氫氣和氧氣分離的設置，利用太陽能進行電解，不需要太多板載資源，并且整個系統只需極少的硬件組件。

當兩種氣體在燃燒室中混合時，銦催化劑開始促進燃燒，進而產生推力。雖然使用的凈功率超過了燃燒獲得的功率，但產生的功率比其它基于電力和離子的推進器系統產生的功率更大。

倫敦帝國理工學院帝國等離子體推進實驗室已經開發了兩種MEMS火箭推進器，分別是最終推力為1牛至2牛的ICE-200推進器和推力為5毫牛的ICE-Cube推進器。

審核編輯：彭菁