Εάν πρόκειται να πετάξετε στο διάστημα, χρειάζεστε κάποιο είδος συστήματος πρόωσης. Μια νέα τεχνολογία ώθησης που ονομάζεται Helicon Double Layer Thruster θα μπορούσε να είναι ακόμη πιο αποτελεσματική με τα καύσιμα της. Η Dr. Christine Charles από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας στην Καμπέρα είναι ο εφευρέτης.
Ακούστε τη συνέντευξη: Πρωτότυπο Plasma Thruster (5,5 MB)
Ή εγγραφείτε στο Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser: Μπορείτε να μου δώσετε κάποιο υπόβαθρο σχετικά με την τεχνολογία ώθησης που έχετε εφεύρει;
Δρ. Christine Charles: Εντάξει, αυτό το thruster ονομάζεται HDLT, το οποίο σημαίνει το Helicon Double Layer Thruster, και είναι ένας νέος τύπος εφαρμογής thruster πλάσματος σε ταξίδια βαθιού διαστήματος. Και το υπόβαθρο είναι η τεχνογνωσία μας σε τεχνολογίες πλάσματος, διαστημικό πλάσμα, επεξεργασία πλάσματος για την επεξεργασία επιφανειών και μια ποικιλία άλλων εφαρμογών.
Fraser: Λοιπόν, ο αγαπημένος κινητήρας του σετ εξερεύνησης του διαστήματος σήμερα είναι ο κινητήρας ιόντων, ο οποίος έχει επιδείξει αρκετά καλή απόδοση ως κινητήρας με οικονομία καυσίμου. Πώς σχετίζεται ο κινητήρας με τον οποίο εργάζεστε με μια μηχανή ιόντων; Μπορείτε να δώσετε στους ανθρώπους κάποιο πλαίσιο;
Δρ Charles: Ναι, υπάρχουν ορισμένες κοινές πτυχές και μερικές πολύ διαφορετικές πτυχές. Έτσι, πρώτα ο κινητήρας ιόντων αναπτύχθηκε με επιτυχία για το παρελθόν - δεν ξέρω - 50 χρόνια περίπου. Έχει αναπτυχθεί αρκετά καλά τώρα. Αλλά το HD thruster έχει μερικά ενδιαφέροντα πλεονεκτήματα. Πρώτον, δεν χρησιμοποιεί ηλεκτρόδια. Έτσι, στη μηχανή ιόντων, έχετε μια σειρά πλεγμάτων για να επιταχύνετε το ιόν. Έτσι, το thruster μας δεν διαθέτει ηλεκτρόδια, έχουμε έναν νέο τύπο μηχανισμού επιτάχυνσης που ονομάζουμε Double Layer. Γι 'αυτό το ονομάζουμε HDLT: Helicon Double Layer Thruster. Δεν έχει ηλεκτρόδια, έτσι σημαίνει ότι έχει μεγάλη διάρκεια ζωής επειδή δεν έχετε διάβρωση ηλεκτροδίου. Και μια δεύτερη, πολύ σημαντική πτυχή είναι αν κοιτάξετε συσκευές όπως κινητήρες ιόντων, εκπέμπουν ιόντα. Επομένως, πρέπει να έχετε μια εξωτερική πηγή ηλεκτρονίων για να εξουδετερώσετε αυτά τα ιόντα και αυτό γίνεται γενικά έχοντας μια δεύτερη συσκευή στο πλάι του προωθητήρα που ονομάζεται κοίλη συσκευή καθόδου. Στην πραγματικότητα έχετε δύο συσκευές σε μια μηχανή ιόντων. Και συχνά επειδή φοβούνται ότι αυτές οι κοίλες συσκευές καθόδου ενδέχεται να αποτύχουν, βάζουν δύο από αυτές για να αυξήσουν τη διάρκεια ζωής. Αλλά στο HDLT, πραγματικά εκπέμπουμε ένα πλάσμα, το οποίο από μόνο του περιέχει μια υπερηχητική δέσμη ιόντων. Έχουμε λοιπόν την υπερηχητική δέσμη ιόντων, η οποία είναι η κύρια πηγή ώθησης καθώς βγαίνει από την ώθηση, αλλά έχουμε επίσης το πλάσμα που εκπέμπει αρκετά ηλεκτρόνια για να εξουδετερώσει τη δέσμη. Επομένως, δεν χρειαζόμαστε αυτήν την εξωτερική συσκευή που είναι ο εξουδετερωτής. Αυτό είναι πολύ καλό γιατί μπορεί να προσφέρει ασφάλεια και απλότητα - δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη - οπότε καθιστά το HDLT αρκετά ελκυστικό για πολύ βαθιά διαστημικά ταξίδια. μεγάλη διάρκεια ζωής. Και ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι επειδή χρησιμοποιούμε μια δεύτερη ιδέα που ονομάζεται helicon plasma, είναι ένας πολύ αποτελεσματικός τρόπος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας στα φορτισμένα σωματίδια στο πλάσμα. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να πάρουμε πραγματικά πυκνά πλάσματα με πολλά ιόντα και να αυξήσουμε τη δύναμη. Έτσι, μπορούμε πιθανώς να φτάσουμε τα 100 κιλοβάτ. Αυτό δεν έχει γίνει ακόμα εδώ σε ένα πρωτότυπο, επειδή το πρώτο μας πρωτότυπο ήταν μόλις 1 κιλοβάτ. Αλλά άλλα πειράματα έχουν δείξει ότι με τον τύπο του πλάσματος, μπορούμε πραγματικά να αυξήσουμε την ισχύ, και να το κάνουμε με μια μηχανή ιόντων, βασικά το κύριο πράγμα είναι ότι όταν πηγαίνετε πάνω από μερικά κιλοβάτ, πρέπει να έχετε ένα σύμπλεγμα προωθητές.
Θα έλεγα λοιπόν ότι είναι πραγματικά πρώιμες μέρες για το HDLT, αλλά τα κύρια πλεονεκτήματα είναι η αυξημένη διάρκεια ζωής, η απλότητα, η επεκτασιμότητα και η ασφάλεια. Και είναι επίσης αρκετά αποδοτικό σε καύσιμα, κάτι που είναι πολύ καλό.
Fraser: Όσον αφορά την απόδοση, οι κινητήρες ιόντων μπορούν να εκτοξεύσουν το βάρος ενός κομματιού χαρτιού, αλλά μπορούν να το κάνουν για χρόνια και χρόνια και να ενισχύσουν την ώθηση. Λέτε ότι θα μπορούσατε να ασκήσετε περισσότερη ώθηση;
Δρ Charles: Προς το παρόν, οι κινητήρες ιόντων είναι σίγουρα οι καλύτεροι όσον αφορά την ώθηση, για kilowatt, αυτή τη στιγμή. Και το πρωτότυπο HDLT, το οποίο είναι απλά μια ιδέα και κάτω από 1 κιλοβάτ, δεν ταιριάζει με την ώθηση. Εάν ακολουθήσετε το παράδειγμα μιας μηχανής ιόντων, έχει συνήθως 100 millitontons για ένα κιλοβάτ. Μιλάμε πιθανώς 3-5 φορές λιγότερο αυτήν τη στιγμή, αλλά πρέπει να δείτε ότι δεν είχαμε 20 χρόνια ανάπτυξης. Είναι πρώτες μέρες και σίγουρα μπορούμε να βελτιώσουμε την τεχνολογία.
Fraser: Και, όπως καταλαβαίνω τώρα, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος επέλεξε την τεχνολογία και κάνει κάποιες εσωτερικές δοκιμές. Και πώς τα πήγε;
Δρ Charles: Εντάξει, είχαν μερικά έργα. Το πρώτο πράγμα είναι ότι είχαμε επιχορήγηση στην Αυστραλία από έναν οργανισμό χρηματοδότησης και αυτό ήταν κατά την περίοδο 2004-2005. Και σχεδιάσαμε και κατασκευάσαμε το πρώτο πρωτότυπο HDLT, το οποίο φέραμε στο ESA τον περασμένο Απρίλιο, και το οποίο δοκιμάσαμε για ένα μήνα. Είχαμε περιορισμένη χρηματοδότηση, οπότε δεν μπορούσαμε να το δοκιμάσουμε για περισσότερο από ένα μήνα. Και αυτό έδειξε ότι όλες οι πτυχές του προωθητήρα λειτούργησαν τέλεια. Αλλά δοκιμάσαμε όλες τις δυνάμεις που μπορούσαμε και είχαμε διαφορετικές πιέσεις αερίου κ.λπ. Δεν είχαμε τα διαγνωστικά που χρειαζόμασταν για να μετρήσουμε την ώθηση, οπότε δεν ξέραμε ποια ήταν η πραγματική ώθηση. Η ώθηση που έχουμε είναι αυτό που μπορούμε να μετρήσουμε από τη δέσμη ιόντων στην Αυστραλία - πρέπει ακόμη να γίνει. Και βασίζεται σε αυτήν την πολύ νέα ιδέα του διπλού στρώματος, για το οποίο έπρεπε να πείσουμε τους ανθρώπους. Και η ESA πίστευε ότι ήταν πραγματικά ενδιαφέρον, οπότε είχαν αποφασίσει να πραγματοποιήσουν μια ανεξάρτητη μελέτη για να επικυρώσουν το αποτέλεσμα διπλού στρώματος. Είναι η βασική ιδέα πίσω από το σπρέι. ο μηχανισμός επιτάχυνσης. Τώρα πρέπει πραγματικά να δούμε τι πρόκειται για αυτό.
Τι είναι ένα διπλό στρώμα; Μπορείτε απλά να φανταστείτε, είναι σαν ένα ποτάμι και ξαφνικά η κοίτη του ποταμού πέφτει έτσι ώστε να δημιουργηθεί ένας καταρράκτης. Τότε έχετε αυτά τα ιόντα που πέφτουν κάτω από αυτόν τον καταρράκτη, και επιταχύνετε και μετά συνδέεστε στον πύραυλο με μεγάλη ταχύτητα εξάτμισης. Έτσι, το διπλό στρώμα είναι μια πιθανή πτώση στο πλάσμα. Αυτό που είναι πολύ ενδιαφέρον είναι ότι στο HDLT δεν έχουμε ηλεκτρόδια. το πλάσμα αποφασίζει απλώς να το κάνει αυτό, χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο μαγνητικό πεδίο, το οποίο είναι ένα μαγνητικό μπουκάλι ή ακροφύσιο. Και αυτό είναι όλο. Λοιπόν είναι σαν να έχετε τον καταρράκτη χωρίς άντληση του νερού. Αυτή είναι λοιπόν η βασική ιδέα.
Έτσι, η ESA είχε αυτήν την ανεξάρτητη μελέτη για να επικυρώσει την έννοια του διπλού στρώματος. Έχετε δει το τελευταίο δελτίο τύπου;
Fraser: Ναι, έχω.
Δρ. Charles: Άρα υπήρξε αυτή η τελευταία μελέτη της Αυστραλίας. Έχουμε το πρώτο πρωτότυπο και έχουμε δείξει ορισμένες πτυχές. αν και, η ώθηση δεν έχει μετρηθεί ακόμη σε έναν θάλαμο προσομοίωσης χώρου. Και η ESA έχει επίσης επικυρώσει την ιδέα πίσω από το thruster, που είναι αυτή η ιδέα διπλού επιπέδου. Εδώ βρισκόμαστε εκεί.
Fraser: Λοιπόν, τι είδους αποστολές πιστεύετε ότι το HDLT thruster θα ήταν καλύτερο;
Δρ. Charles: Πρέπει να είναι για πολύ μακροχρόνιες αποστολές όπου αναγκάζεστε να πάτε αργά, αλλά για μεγάλο χρονικό διάστημα. Και έχει επίσης αυτήν την ωραία πτυχή ασφάλειας. Έχει τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί για επανδρωμένες διαστημικές πτήσεις. Είναι λοιπόν πραγματικά για αποστολές βαθιού διαστήματος ή για να πάει στον Άρη… πράγματα όπως αυτό.
Fraser: Βλέπω. Υποθέτω ότι ένα από τα κύρια πλεονεκτήματά του εδώ είναι ότι έχει λιγότερα κινούμενα μέρη - μέρη που θα μπορούσαν να σπάσουν.
Δρ Τσαρλς: Και μπορεί να αυξηθεί με δύναμη, κάτι που είναι επίσης σημαντικό. Η NASA έχει κάνει μια προσομοίωση για το είδος της δύναμης που θα χρειαζόταν για να στείλετε τους ανθρώπους στον Άρη και ανήκει στο εύρος των μεγαβάτ. Έτσι θα πρέπει να έχετε τη δύναμη. Θα πρέπει επίσης να μπορείτε να αυξήσετε τους προωθητές σας. Πρέπει να είναι σε θέση να λειτουργούν με μεγάλη δύναμη για να κάνουν τη δουλειά. Αυτό που έκανε η NASA είναι να δείξει ότι εάν θα μπορούσατε να έχετε ένα σωστό πλάσμα πλάσματος, ή έναν πύραυλο πλάσματος, θα μπορούσατε να μειώσετε το χρόνο για να πάτε στον Άρη, επειδή εάν χρησιμοποιείτε τεχνολογία πλάσματος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε γεωδαιστικές τροχιές. Εάν χρησιμοποιείτε χημική πρόωση, θα έχετε περισσότερο σαν βαλλιστική τροχιά. Για παράδειγμα, μπορείτε να μειώσετε το χρόνο ταξιδιού στον Άρη.
Fraser: Ποια είναι λοιπόν τα επόμενα βήματα για την έρευνά σας;
Δρ. Charles: Λοιπόν, κάνουμε διάφορα πράγματα παράλληλα. Εργαζόμαστε ακόμα πολύ δυνατά στο ίδιο το διπλό στρώμα, επειδή αυτό είναι ένα πολύ ωραίο είδος φυσικής που έχει όλα τα είδη άλλων εφαρμογών στην αύρα ή την επιτάχυνση του ηλιακού ανέμου κ.λπ. Έχουμε επίσης ένα νέο θάλαμο προσομοίωσης διαστήματος εδώ στο Εθνικό Πανεπιστήμιο Αυστραλίας. Και έχουμε τοποθετήσει το πρωτότυπο, το οποίο επιστρέφει από το ESA, σε αυτόν τον χώρο προσομοίωσης διαστήματος. Και θα αρχίσουμε να προσπαθούμε να μετρήσουμε την ισορροπία ώθησης και άλλους τρόπους, πιθανώς από τον Ιανουάριο του 2006. Και μπορεί να υπάρχουν και άλλες ειδήσεις, δεν ξέρω. Θα δούμε πώς πηγαίνει. Σίγουρα θα καταβάλουμε μεγάλη προσπάθεια σε αυτό το θέμα. Είναι πολύ συναρπαστικό γιατί πολλοί άνθρωποι ενδιαφέρονται για το αποτέλεσμα.
HDLT Thruster Πληροφορίες από την ANU
