2009年10月22日
研究人员在乔治亚理工学院他们赢得了650万美元的赠款，用于开发改进的部件，以提高用于控制卫星和行星探测器位置的电力推进系统的效率。
这项研究的重点是改进霍尔效应推力器装置的阴极，将减少商业、政府和军事卫星的推进剂消耗，使它们能够在轨道上停留更长时间，用更小或更便宜的火箭发射，或携带更大的有效载荷。该项目由美国国防高级研究计划局国防科学办公室（DARPA-DSO）赞助，为期18个月，旨在证明无推进剂阴极与霍尔效应推进器的使用。欧洲杯线上买球
乔治亚理工大学航空航天工程学院助理教授、该项目的主要研究者米切尔·沃克说：“使用电力推进系统的卫星携带到太空的推进剂中，约有10%基本上浪费在系统的空心阴极中。”。“使用场发射而不是空心阴极，我们能够在不浪费推进剂的情况下从碳纳米管制成的阴极阵列中提取电子。这将通过更有效地将有限的车载推进剂用于其预期的推进目的来延长车辆的寿命。”
为了保持其在太空中的位置或重新定向，卫星必须使用小型推进器，这些推进器可以是化学动力的，也可以是电动的。电动推进器利用电子使氙气等惰性气体电离。产生的离子随后从装置中喷射出来，以产生推力。
在现有的霍尔效应推力器中，单个高温阴极产生电子。在传统的空心阴极中，一部分推进剂（通常约占卫星有限供应量的10%）用作工作流体。DARPA资助的研究将用由多壁碳纳米管束制成的场效应阴极阵列取代空心阴极。该阵列由卫星上的车载电池和光伏系统供电，可以在低功率下工作，在不消耗推进剂的情况下产生电子。
沃克和佐治亚理工学院（GTRI）的合作者已经展示了基于碳纳米管的场效应阴极。这项工作在2009年在科罗拉多州丹佛举行的AIAA联合推进会议上进行了介绍。额外的资金将支持改进被称为碳纳米管冷阴极的装置，并导致最早在2015年进行空间试验。
GTRI高级研究工程师兼Walker在该项目中的合作者Jud Ready说：“这项工作取决于我们精确地将定向碳纳米管生长到我们想要的位置和精确尺寸的能力。”。“该项目利用我们的能力来生长排列良好的纳米管阵列，并对其进行涂层以增强其场发射性能。”
除了减少推进剂消耗外，碳纳米管阴极阵列的使用还可以通过替代目前推进器中使用的单阴极来提高可靠性。
“现有的阴极对污染很敏感，被推力器的电离排气损坏，并且由于其高温操作而寿命有限，”Ready指出。“碳纳米管阴极阵列将在霍尔效应推力器周围提供分布式阴极，因此，如果其中一个损坏，我们将有冗余。”
然而，在乔治亚理工学院开发的碳纳米管阴极能够用于卫星之前，它们的寿命必须增加到与卫星推进器的寿命相匹配，通常为2000小时或更长。这些装置还必须承受空间发射的机械应力，快速开关，持续运行，并在恶劣的空间环境中生存。
这项工作的一部分将集中在用于保护碳纳米管免受太空环境污染的特殊涂层材料上。在该项目的这一部分，沃克欧洲杯足球竞彩和雷迪正与耶鲁大学化学工程系的丽莎·普费弗尔合作。
研究人员正在用美国空军TacSat-2卫星上的同一个布塞克霍尔效应推进器测试他们的阴极。此外，阴极将由普惠公司开发的霍尔效应推进器运行，并捐赠给佐治亚理工大学。研究人员还在电力系统方面与L-3 ETI合作，并在硬件飞行鉴定方面与美国太平洋空间推进公司合作。
控制阵列上单个阴极的能力可以提供一种新的推力矢量能力，有可能取代目前使用的机械万向节。
1995年，由佐治亚理工大学物理学院教授Walt de Heer领导的一个研究小组报告了利用碳纳米管通过场效应过程产生电子。场发射是通过施加外部电场时发生的量子隧穿从导电材料中提取电子。
改进后的碳纳米管阴极将有助于实现降低卫星发射和维护成本的目标。
佐治亚理工大学高功率电力推进实验室主任沃克说：“推进剂更少的推力一直是推动卫星推进研究的主要目标之一。”。“电力推进正变得越来越流行，并将受益于我们的创新。最终，我们将帮助改善空间推进装置的性能。”