211service.com
Účinnější motor kosmické lodi
Inženýři NASA dokončili testování nového systému iontového pohonu pro oběžnou dráhu Země a meziplanetární kosmické lodě. Systém je výkonnější a úspornější než jeho předchůdci, což mu umožňuje cestovat dále než kdykoli předtím.
Iontový výkon: Nový iontový pohonný systém NASA prochází testováním v Jet Propulsion Laboratory v Pasadeně v Kalifornii.
Iontový pohon funguje tak, že se elektricky nabíjí nebo ionizuje plyn pomocí energie ze solárních panelů a emituje ionizovaný plyn k pohonu kosmické lodi v opačném směru. Koncept byl poprvé vyvinut před více než 50 lety a první kosmická loď, která tuto technologii použila Hluboký vesmír 1 ( DS1 ) v roce 1998. Od té doby existuje pouze několik dalších nekomerčních kosmických lodí, které používají iontový pohon: NASA Úsvitová mise do vnější sluneční soustavy, vypuštěná v roce 2007; tzv. japonská mise pro návrat vzorku asteroidu do hlubokého vesmíru Hayabusa , zahájena v roce 2003; a Evropská kosmická agentura zahájila SMART-1 kosmická loď v roce 2003, havarovala na Měsíci v roce 2006. (Existuje mnoho komerčních komunikačních satelitů, které používají iontové trysky.)*
Vybudovat nový iontový pohon pod evolučním xenonovým tryskáčem NASA ( DALŠÍ ) program, inženýři z NASA Glennovo výzkumné centrum v Clevelandu, OH, upravil a vylepšil konstrukci používaných motorů DS1 a Svítání. Udělali jsme ho fyzicky větší, ale lehčí, snížili jsme složitost systému, abychom prodloužili jeho životnost, a celkově zlepšili jeho efektivitu, říká Michael Patterson, hlavní řešitel projektu.
Patterson představil dokument popisující motor na Společná konference a výstava pohonu který se konal tento týden v Denveru. Říká, že jeho tým by mohl začít stavět verzi motoru připravenou na provoz do ledna 2010, což by trvalo asi 36 měsíců.
Chemické pohonné systémy se nejčastěji používají pro kosmické lodě, ale vyžadují velké množství paliva a jsou neefektivní pro mise do hlubokého vesmíru. Jste omezeni v tom, co můžete přinést do vesmíru, protože musíte nést raketu, která je převážně palivem, říká Alexander Bruccoleri, výzkumný pracovník v oddělení letectví a kosmonautiky na MIT. Navíc, říká, musíte kompenzovat hmotnost a velikost palivových nádrží tím, že postavíte vesmírnou loď, která je chatrná nebo nemá mnoho konstrukcí, které by ji vyztužily.
Jako alternativu několik výzkumných skupin zkoumá elektrické pohonné systémy. I když tyto motory produkují mnohem menší tah než chemické motory, jsou velmi účinné, díky čemuž jsou ideální pro mise na dlouhé vzdálenosti k asteroidům, kometám nebo planetám jako Jupiter a Merkur. Jednou z největších výzev elektrického pohonu je však vysoký výkon a životnost systému, říká Daniel Brent White, další výzkumník v oblasti letectví a kosmonautiky na MIT.
*Díky komentářům čtenářů byly tyto informace opraveny, aby zahrnovaly evropské a japonské mise.
Nový iontový motor staví na elektrických pohonných systémech používaných oběma DS1 a Dawn, říká Patterson. K dosažení tahu používá stejnou metodu: xenonový plyn proudí do reakční komory uvnitř motoru a je ionizován elektrony; elektromagnety umístěné kolem této komory zvyšují účinnost ionizace. Elektrody umístěné v blízkosti trysek motoru (známé jako iontová optika) se pak používají k elektrostatickému urychlení iontů a jejich vystřelení z výfuku, aby se kosmická loď posunula vpřed.
Inženýři Glenn Research Center optimalizovali mechanickou konstrukci magnetů motoru a iontové optiky a provedli další úpravy, včetně snížení počtu trysek, aby byl systém výkonnější a efektivnější. Motor má vyšší výkon a větší dynamický rozsah škrticí klapky – může jít od velmi vysokého výkonu až po velmi nízký výkon – takže může pracovat delší dobu a lépe plnit své poslání, říká Patterson.
Michael Huggins, ředitelství vesmírného a raketového pohonu ve Výzkumné laboratoři letectva na Edwardsově letecké základně v Kalifornii, říká, že je důležité najít způsoby, jak učinit pohonné systémy efektivnějšími, menšími a hospodárnějšími. Skutečnost, že NASA hledá účinnější zařízení pro meziplanetární mise, je rozhodně správnou odpovědí, říká.
Iontový pohon má však potenciální nevýhody. Například solární energii nelze využívat příliš daleko od Slunce. Solární prostě nebude fungovat na vzdálenosti jako Neptun, říká White, který na stejné konferenci přednesl příspěvek o využití jaderné energie jako zdroje energie pro mise v hlubokém vesmíru. I když by to poskytlo dostatek energie v hlubokém vesmíru, kvůli bezpečnostním obavám by bylo politicky náročné vypustit kosmickou loď s jaderným pohonem.
Jediným konkurentem, kterého skutečně máme, je pokročilá chemická technologie, říká Patterson. Výhoda, kterou máme, je, že jsme velmi úsporní. Proto u složitých planetárních misí, které vyžadují spoustu energie, říká Patterson, USA a jejich mezinárodní partneři, včetně Japonska a evropských zemí, přecházejí na motory s iontovým pohonem.