Πιστωτική εικόνα: NASA / JPL
Ένας νέος σχεδιασμός κινητήρων ιόντων, υπό εξέταση για την αποστολή του Jupiter Icy Moons Orbiter της NASA, δοκιμάστηκε με επιτυχία. Αυτή ήταν η πρώτη δοκιμή απόδοσης του Nuclear Electric Xenon Ion System, το οποίο θα χρησιμοποιήσει έναν πυρηνικό αντιδραστήρα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για τον κινητήρα ιόντων του διαστημικού σκάφους - οι προηγούμενοι κινητήρες ιόντων, όπως στο Deep Space 1 και το SMART-1 είναι ηλιακοί. Ο νέος κινητήρας λειτουργούσε με 10 φορές την ώθηση του Deep Space 1 και θα μπορούσε να λειτουργεί για 10 χρόνια. αρκετός χρόνος για να επισκεφτείτε κάθε ένα από τα παγωμένα φεγγάρια του Δία που είναι πιθανοί υποψήφιοι για ζωή.
Ένας νέος σχεδιασμός κινητήρα ιόντων πρόωσης, μία από τις πολλές υποψήφιες τεχνολογίες πρόωσης που μελετήθηκε από το Project Prometheus της NASA για πιθανή χρήση στην προτεινόμενη αποστολή Jupiter Icy Moons Orbiter, δοκιμάστηκε με επιτυχία από μια ομάδα μηχανικών στο εργαστήριο Jet Propulsion της NASA, Pasadena, Calif.
Η εκδήλωση σηματοδότησε την πρώτη δοκιμή απόδοσης του κινητήρα ιόντων Nuclear Electric Xenon System (Nexis) στις συνθήκες λειτουργίας υψηλής απόδοσης, υψηλής ισχύος και υψηλής ώθησης που απαιτούνται για χρήση σε εφαρμογές πυρηνικής ηλεκτρικής πρόωσης. Για αυτήν τη δοκιμή, ο κινητήρας Nexis τροφοδοτήθηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ισχύ εμπορικής χρησιμότητας. Οι κινητήρες ιόντων που χρησιμοποιούνται στο προτεινόμενο διαστημικό σκάφος Jupiter Icy Moons Orbiter θα αντλούσαν τη δύναμή τους από έναν επί του σκάφους διαστημικό πυρηνικό αντιδραστήρα. Οι κινητήρες ιόντων, ή οι ηλεκτρικοί προωθητές, θα ωθούσαν τον τροχιά γύρω από κάθε έναν από τους παγωμένους κόσμους σε τροχιά γύρω από τον Δία - Ganymede, Callisto και Europa - για να πραγματοποιήσουν εκτενή, κοντινή απόσταση εξερεύνηση του μακιγιάζ, της ιστορίας και των δυνατοτήτων τους για τη διατήρηση της ζωής.
«Την πρώτη ημέρα των δοκιμών απόδοσης, το Nexis Thruster απέδειξε μια από τις υψηλότερες αποδόσεις οποιουδήποτε xron ion thruster που έχει δοκιμαστεί ποτέ», δήλωσε ο Δρ. James Polk, ο κύριος ερευνητής του κινητήρα ιόντων που βρίσκεται υπό ανάπτυξη στην JPL.
Η δοκιμή διεξήχθη στις 12 Δεκεμβρίου, στον ίδιο θάλαμο κενού στο JPL, όπου νωρίτερα αυτό το έτος, το πηδάλιο ανταλλακτικών ιόντων πτήσης Deep Space 1 έθεσε το ρεκόρ αντοχής όλων των εποχών των 30.352 ωρών (σχεδόν 3,5 χρόνια) συνεχούς λειτουργίας. Ο κινητήρας Nexis λειτούργησε σε επίπεδο ισχύος άνω των 20 κιλοβάτ, σχεδόν 10 φορές εκείνο του προωθητήρα Deep Space 1, το οποίο επιτρέπει μεγαλύτερη ώθηση και τελικά υψηλότερες ταχύτητες διαστημικών σκαφών για μια δεδομένη μάζα διαστημικών σκαφών. Έχει σχεδιαστεί για να επεξεργάζεται δύο μετρικούς τόνους προωθητικού, 10 φορές την ικανότητα του κινητήρα Deep Space 1 και να λειτουργεί για 10 χρόνια, δύο έως τρεις φορές τη ζωή ώθησης Deep Space 1.
Τα μέλη της ομάδας που εργάζονται στον κινητήρα Nexis βοήθησαν επίσης στην ανάπτυξη του πρώτου κινητήρα ιόντων που έχει πετάξει ποτέ στην εξαιρετικά επιτυχημένη αποστολή Deep Space 1 της NASA, η οποία επικύρωσε 12 προηγμένες τεχνολογίες υψηλού κινδύνου, μεταξύ των οποίων τη χρήση του πρώτου κινητήρα ιόντων στο διάστημα.
«Το Nexis thruster είναι ένας μεγαλύτερος, υψηλών επιδόσεων απόγονος του Deep Space 1 που επιτυγχάνει την εξαιρετική του ζωή αντικαθιστώντας το μέταλλο, που είχε χρησιμοποιηθεί προηγουμένως σε βασικά εξαρτήματα, με προηγμένα υλικά με βάση τον άνθρακα», δήλωσε ο Tom Randolph, διευθυντής προγράμματος Nexis της JPL . "Η επαναστατική απόδοση του thruster προκύπτει από μια εκτεταμένη διαδικασία σχεδίασης, συμπεριλαμβανομένων προσομοιώσεων που χρησιμοποιούν λεπτομερή μοντέλα υπολογιστών που έχουν αναπτυχθεί και επικυρωθεί με τη δοκιμή ζωής Deep Space 1 και άλλα στοιχεία δοκιμής συστατικών."
Σε αντίθεση με τα σύντομα, ισχυρά εγκαύματα των περισσότερων χημικών πυραυλοκινητήρων που χρησιμοποιούν στερεά ή υγρά καύσιμα, ο κινητήρας ιόντων εκπέμπει μόνο μια ελαφριά μπλε λάμψη από ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα του ξένου - το ίδιο αέριο που βρέθηκε σε φλας φλας και σε πολλούς λαμπτήρες φάρων. Η ώθηση από τον κινητήρα είναι τόσο απαλή όσο η δύναμη που ασκείται από ένα φύλλο χαρτιού που βρίσκεται στην παλάμη του χεριού σας. Ωστόσο, για μεγάλο χρονικό διάστημα, ο κινητήρας μπορεί να προσφέρει 20 φορές περισσότερη ώση ανά κιλό καυσίμου από τους παραδοσιακούς πυραύλους.
Το κλειδί για την τεχνολογία ιόντων είναι η υψηλή ταχύτητα εξάτμισης. Ο κινητήρας ιόντων μπορεί να λειτουργεί με μερικές εκατοντάδες γραμμάρια προωθητικού την ημέρα, καθιστώντας τον ελαφρύ. Λιγότερο βάρος σημαίνει μικρότερο κόστος εκτόξευσης, αλλά ένα διαστημικό σκάφος που προωθείται με ιόντα μπορεί να φτάσει πολύ πιο γρήγορα και πιο μακριά από οποιοδήποτε άλλο διαστημικό σκάφος.
«Αυτή η δοκιμή, σε συνδυασμό με την πρόσφατη δοκιμή του κινητήρα ιόντων υψηλής ισχύος ηλεκτρικής πρόωσης στο ερευνητικό κέντρο Glenn της NASA, είναι ένα άλλο παράδειγμα της προόδου που σημειώνουμε στην ανάπτυξη των τεχνολογιών που απαιτούνται για την υποστήριξη αποστολών εξερεύνησης διαστημικού εμβλήματος σε όλο το ηλιακό σύστημα και πέραν αυτού », Είπε ο Άλαν Νιούζ, διευθυντής, Project Prometheus. «Έχουμε προκαλέσει την ομάδα μας με δύσκολους στόχους απόδοσης και επιδεικνύουν την ικανότητά τους να είναι δημιουργικοί στην αντιμετώπιση τεχνικών προκλήσεων».
Το Project Prometheus της NASA πραγματοποιεί στρατηγικές επενδύσεις σε τεχνολογίες διαστημικής πυρηνικής σχάσης και ηλεκτρικής πρόωσης που θα επιτρέψουν μια νέα κατηγορία αποστολών στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα, με δυνατότητες πολύ μεγαλύτερες από αυτές που είναι δυνατόν με τα τρέχοντα συστήματα ισχύος και πρόωσης. Η πρώτη τέτοια αποστολή που μελετάται, το Jupiter Icy Moon Orbiter θα ξεκινήσει την επόμενη δεκαετία και θα προσφέρει στη NASA σημαντικά βελτιωμένες επιστημονικές και τηλεπικοινωνιακές δυνατότητες και επιλογές σχεδιασμού αποστολής. Αντί να παράγει μόνο εκατοντάδες βατ ηλεκτρικής ενέργειας, όπως οι αποστολές Cassini ή Galileo, οι οποίες χρησιμοποιούσαν θερμοηλεκτρικές γεννήτριες ραδιοϊσοτόπων, ο Δία Icy Moons Orbiter θα μπορούσε να έχει έως και δεκάδες χιλιάδες βατ ισχύος, αυξάνοντας την πιθανή επιστροφή της επιστήμης πολλές φορές.
Η ανάπτυξη του κινητήρα ιόντων Nexis πραγματοποιείται από μια ομάδα μηχανικών από την JPL. Aerojet, Redmond, Wash .; Δυναμικές συσκευές Boeing Electron, Torrance, Calif .; Διαστημικό κέντρο πτήσης Marshall της NASA, Huntsville, Ala .; Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, Fort Collins, Colo .; Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας, Ατλάντα, Ga .; και η Aerospace Corporation, Λος Άντζελες, Καλιφόρνια.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το Project Prometheus στο Διαδίκτυο, επισκεφθείτε τη διεύθυνση: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
Πληροφορίες για την προτεινόμενη αποστολή Jupiter Icy Moons Orbiter διατίθενται στη διεύθυνση: NASA Jimo MIssion.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων NASA / JPL
