Ion Thrusterin prototyyppi rikkoo ennätyksiä testeissä, voisi lähettää ihmisiä Marsiin

X3 -ionipotkurin säädöt

Scott Hall tekee viimeiset muutokset X3 -ionipotkuriin Michiganin yliopistossa ennen testiä. (Kuva: NASA)



Potkuri, jota kehitetään a tuleva NASA: n tehtävä Marsiin rikkoi useita ennätyksiä äskettäisten testien aikana, mikä viittaa siihen, että tekniikka on oikealla tiellä ihmisten kuljettamiseksi Punaiselle planeetalle seuraavan 20 vuoden aikana, projektiryhmän jäsenet sanoivat.



Michiganin yliopiston tutkijoiden yhteistyössä NASA: n ja Yhdysvaltain ilmavoimien kanssa suunnittelema X3 -potkuri on Hall -potkuri - järjestelmä, joka liikuttaa avaruusaluksia kiihdyttämällä sähköisesti varautuneiden atomien virtaa, joka tunnetaan ionina. Äskettäisessä mielenosoituksessa, joka pidettiin klo NASAn Glenn -tutkimuskeskus Ohiossa X3 rikkoi ennätykset Hallin potkurin tähän mennessä saavuttamasta suurimmasta tehosta, työntövoimasta ja käyttövirrasta Michiganin yliopiston tutkimusryhmän ja NASAn edustajien mukaan.

'Olemme osoittaneet, että X3 voi toimia yli 100 kW: n teholla', sanoi projektia johtava Alec Gallimore haastattelussa demokratija.euille. '' Se toimi valtavalla tehoalueella 5 kW: sta 102 kW: iin ja jopa 260 ampeerin sähkövirralla. Se tuotti 5,4 Newtonin työntövoimaa, mikä on korkein työntövoima, joka millään plasman työntölaitteella on tähän mennessä saavutettu ', lisäsi Gallimore, joka on tekniikan dekaani Michiganin yliopistossa. Edellinen ennätys oli koulun mukaan 3,3 Newtonia.



Hallin potkurit ja muut ionimoottorit käyttävät sähköä (yleensä aurinkopaneeleista) plasman-kaasumaisen, ladattujen hiukkasten pilven-poistamiseksi suuttimesta, jolloin syntyy työntövoimaa. Tämä tekniikka voi ajaa avaruusaluksia paljon suuremmille nopeuksille kuin kemialliset käyttövoimaiset raketit, NASAn mukaan .

Siksi tutkijat ovat niin kiinnostuneita ionien käyttövoiman mahdollisesta sovelluksesta pitkän matkan avaruusmatkoille. Kun suurin nopeus, jonka kemiallinen raketti voi saavuttaa, on noin 5 kilometriä sekunnissa, Hall -potkuri voi saada veneen jopa 40 kilometriä sekunnissa, Gallimore sanoi.

Myös ionimoottorit tiedetään olevan tehokkaampia kuin kemiallisilla raketteilla varustetut raketit, joita Gallimore kuvaili paremmaksi 'mailia / gallona' -suhteeksi. Hall-työntövoimalla toimiva avaruusalus saisi rahtia ja astronautteja Marsiin käyttämällä paljon vähemmän ponneainetta kuin kemiallinen raketti, hän sanoi. (Yleinen ponneaine ionipotkureille on ksenoni; todellakin NASAn Dawn -avaruusalus , joka kiertää parhaillaan kääpiöplaneettaa Ceres, käyttää tätä kaasua.)



Päälaukaus X3-ionipotkurista, joka ampuu 50 kilowattia, katsottuna tyhjiökammion vääntynyt peili.

Päälaukaus X3-ionipotkurista, joka ampuu 50 kilowattia, katsottuna tyhjiökammion vääntynyt peili.(Kuva: NASA)

'Voit ajatella, että sähkökäyttöisellä moottorilla on 10 kertaa mailia gallonaa kohden verrattuna kemialliseen käyttövoimaan', Gallimore kertoi demokratija.euille.



Ionipotkureiden kompromissi on kuitenkin se, että ne ovat erittäin alhaisia ​​työntövoimia ja siksi niiden on toimittava pitkään nopeuttaakseen avaruusaluksen suurille nopeuksille NASAn mukaan. (Lisäksi ionipotkurit eivät ole riittävän tehokkaita voittamaan Maan painovoiman, joten niitä ei voida käyttää avaruusalusten laukaisemiseen.)

'Kemialliset käyttövoimajärjestelmät voivat tuottaa miljoonia kilowatteja tehoa, kun taas nykyiset sähköjärjestelmät saavuttavat vain 3-4 kilowattia', Gallimore sanoi.

Kaupallisesti saatavilla olevat Hall -potkurit eivät ole läheskään tarpeeksi tehokkaita miehistön Mars -avaruusaluksen kuljettamiseen, hän lisäsi.

'Mitä tarvitsemme ihmisten tutkimukseen, on järjestelmä, joka pystyy käsittelemään jotain 500 000 wattia (500 kW) tai jopa miljoona wattia tai enemmän', Gallimore sanoi. 'Se on jotain 20, 30 tai jopa 40 kertaa perinteisen voiman verran sähköiset käyttövoimajärjestelmät . ''

Siinä X3 tulee. Gallimore ja hänen tiiminsä käsittelevät teho -ongelmaa tekemällä potkurista suuremman kuin nämä muut järjestelmät ja kehittämällä mallin, joka korjaa yhden tekniikan puutteista.

'Selvitimme, että sen sijaan, että meillä olisi yksi plasmakanava, jossa syntyvä plasma kuluu potkurista ja tuottaa työntövoimaa, meillä olisi useita kanavia samassa potkurissa', Gallimore sanoi. 'Me kutsumme sitä sisäkkäiseksi kanavaksi.'

Gallimoren mukaan kolmen kanavan käyttö mahdollisti insinöörien tehdä X3: sta paljon pienemmän ja kompaktimman kuin vastaava yhden kanavan Hall -potkuri.

Sivukuva X3 -ionipotkurista, joka laukaisee 50 kilowattia.

Sivukuva X3 -ionipotkurista, joka laukaisee 50 kilowattia.(Kuva: NASA)

Michiganin yliopiston tiimi on työskennellyt tekniikan parissa yhteistyössä ilmavoimien kanssa vuodesta 2009. Ensinnäkin tutkijat kehittivät kaksikanavaisen potkurin, X2, ennen kuin siirtyivät tehokkaampaan X3: een, jossa on kolme kanavaa.

Helmikuussa 2016 tiimi teki yhteistyötä Kaliforniassa sijaitsevan rakettivalmistajan Aerojet Rocketdynen kanssa uuden sähköisen käyttövoimajärjestelmän kehittäminen , nimeltään XR-100, NASA: n Next Space Technologies for Exploration Partnerships -ohjelmalle tai NextSTEP-ohjelmalle. X3-potkuri on keskeinen osa XR-100-järjestelmää.

Scott Hall, tohtori Michiganin yliopiston opiskelija, joka on työskennellyt X3 -projektissa viimeiset viisi vuotta, sanoi, että työ on ollut melko haastavaa potkurin koon vuoksi.

Se on raskas - 227 kiloa. Sen halkaisija on lähes metri ', Hall sanoi. Useimmat Hallin potkurit ovat sellaisia ​​asioita, joita yksi tai kaksi ihmistä voi noutaa ja kuljettaa laboratoriossa. Tarvitsemme nosturin X3: n liikkumiseen. ''

Ensi vuonna tiimi suorittaa vielä suuremman testin, jonka tarkoituksena on osoittaa, että potkuri voi toimia täydellä teholla 100 tuntia. Gallimore sanoi, että insinöörit suunnittelevat myös erityistä magneettista suojausjärjestelmää, joka pitää plasman loitolla potkurin seinistä vaurioiden estämiseksi ja mahdollistaa potkurin toiminnan luotettavasti vielä pidempäänkin. Gallimore sanoi, että ilman suojausta lentoversio X3 todennäköisesti alkaa kohdata ongelmia useiden tuhansien käyttötuntien jälkeen. Gallimoren mukaan magneettisuojattu versio voi toimia useita vuosia täydellä teholla.

Seuraa meitä @Spacedotcom , Facebook ja Google+ . Alkuperäinen artikkeli demokratija.eu -sivustolla.