Ο αντιδραστήρας Helicon βρίσκεται σε λειτουργία. Πιστωτική εικόνα: ESA Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Η ESA επιβεβαίωσε την αρχή ενός νέου διαστημικού προωθητήρα που μπορεί τελικά να δώσει πολύ περισσότερη ώθηση από τις σημερινές τεχνικές πρόωσης. Η ιδέα είναι ευφυής, εμπνευσμένη από τις βόρειες και νότιες αύρες, οι λάμψεις στον ουρανό που σηματοδοτούν αυξημένη ηλιακή δραστηριότητα.
«Ουσιαστικά η ιδέα εκμεταλλεύεται ένα φυσικό φαινόμενο που βλέπουμε να συμβαίνει στο διάστημα»; λέει ο Δρ Roger Walker της ομάδας Advanced Concepts της ESA. «Όταν ο ηλιακός άνεμος, ένα πλάσμα; του ηλεκτρικού αερίου που απελευθερώνεται από τον Ήλιο, χτυπά το μαγνητικό πεδίο της Γης, δημιουργεί ένα όριο που αποτελείται από δύο στρώματα πλάσματος. Κάθε στρώμα έχει διαφορετικές ηλεκτρικές ιδιότητες και αυτό μπορεί να επιταχύνει ορισμένα σωματίδια του ηλιακού ανέμου κατά μήκος των ορίων, αναγκάζοντάς τα να συγκρούσουν με την ατμόσφαιρα της Γης και να δημιουργήσουν την αύρα. "
Στην ουσία, ένα διπλό στρώμα πλάσματος είναι το ηλεκτροστατικό ισοδύναμο ενός καταρράκτη. Ακριβώς όπως τα μόρια νερού συλλέγουν ενέργεια καθώς πέφτουν μεταξύ των δύο διαφορετικών υψών, έτσι τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια συλλέγουν ενέργεια καθώς ταξιδεύουν στα στρώματα διαφορετικών ηλεκτρικών ιδιοτήτων.
Οι ερευνητές Christine Charles και Rod Boswell στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας στην Καμπέρα, δημιούργησαν για πρώτη φορά διπλά στρώματα πλάσματος στο εργαστήριό τους το 2003 και συνειδητοποίησαν ότι οι επιταχυνόμενες ιδιότητές τους θα μπορούσαν να επιτρέψουν νέους προωθητές διαστημικών σκαφών. Αυτό οδήγησε την ομάδα να αναπτύξει ένα πρωτότυπο που ονομάζεται Helicon Double Layer Thruster.
Η νέα μελέτη ESA, που πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του ακαδημαϊκού ερευνητικού προγράμματος της ESA Ariadna σε συνεργασία με την Ecole Polytechnique του Παρισιού, επιβεβαιώνει τα ευρήματα της Αυστραλίας δείχνοντας ότι υπό προσεκτικά ελεγχόμενες συνθήκες, το διπλό στρώμα θα μπορούσε να σχηματιστεί και να παραμείνει σταθερό, επιτρέποντας τη συνεχή επιτάχυνση φορτισμένων σωματιδίων σε μια δέσμη. Η μελέτη επιβεβαίωσε επίσης ότι θα μπορούσαν να δημιουργηθούν σταθερά διπλά στρώματα με διαφορετικά μίγματα προωθητικών αερίων.
Η συνεργασία ήταν απολύτως εξαιρετική; λέει ο Δρ Pascal Chabert, του Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas, Ecole Polytechnique. Ήταν ένα πραγματικό ξεκίνημα για μένα και μου έδωσε πολλές νέες ιδέες για έννοιες προώθησης πλάσματος για διερεύνηση με την ομάδα Advanced Concepts. Η νέα κατεύθυνση για το εργαστήριό μας είχε οδηγήσει σε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σε μια πολλά υποσχόμενη νέα συσκευή ηλεκτρικής πρόωσης που ονομάζεται Electronegative Plasma Thruster.
Για να δημιουργήσουν το διπλό στρώμα, ο Chabert και οι συνεργάτες του δημιούργησαν έναν κοίλο σωλήνα γύρω από τον οποίο τυλίχτηκε μια κεραία ραδιοφώνου. Το αέριο αργού αντλήθηκε συνεχώς στον σωλήνα και η κεραία έστειλε ελικοειδή ραδιοκύματα 13 megahertz. Αυτό ιονίζει το αργό δημιουργώντας ένα πλάσμα. Ένα αποκλίνον μαγνητικό πεδίο στο άκρο του σωλήνα ανάγκασε το πλάσμα αφήνοντας τον σωλήνα να διογκωθεί. Αυτό επέτρεψε να σχηματιστούν δύο διαφορετικά πλάσματα, ανάντη μέσα στον σωλήνα και κατάντη, και έτσι το διπλό στρώμα δημιουργήθηκε στο όριό τους. Αυτό επιτάχυνε περαιτέρω πλάσμα αργού από το σωλήνα σε υπερηχητική δέσμη, δημιουργώντας ώθηση.
Οι υπολογισμοί υποδηλώνουν ότι ένα πηδάλιο διπλού στρώματος ελικοειδούς θα καταλάβει λίγο περισσότερο χώρο από το κύριο ηλεκτρικό σπρέι στην αποστολή SMART-1 της ESA, αλλά θα μπορούσε ενδεχομένως να προσφέρει πολλές φορές μεγαλύτερη ώθηση σε υψηλότερες δυνάμεις έως και 100 kW ενώ δίνει παρόμοιο απόδοση καυσίμου.
Στα επόμενα βήματα, η ESA θα κατασκευάσει τώρα μια λεπτομερή προσομοίωση υπολογιστή του πλάσματος μέσα και γύρω από το σπρέι και θα χρησιμοποιήσει τα εργαστηριακά αποτελέσματα για να επαληθεύσει την ακρίβειά του, έτσι ώστε η απόδοση στο διάστημα να μπορεί να εκτιμηθεί πλήρως και να μπορούν να γίνουν μεγαλύτεροι πειραματικοί προωθητές υψηλής ισχύος. διερευνήθηκε στο μέλλον.
Αρχική πηγή: Πύλη ESA
