211service.com
Efektīvāks kosmosa kuģa dzinējs
NASA inženieri ir pabeiguši jaunas jonu piedziņas sistēmas testēšanu ap Zemes orbītā un starpplanētu kosmosa kuģiem. Sistēma ir jaudīgāka un taupīgāka nekā tās priekšgājēji, ļaujot tai ceļot tālāk nekā jebkad agrāk.
Jonu jauda: NASA jaunā jonu piedziņas sistēma tiek testēta Reaktīvo dzinēju laboratorijā Pasadenā, Kalifornijā.
Jonu piedziņa darbojas, elektriski uzlādējot vai jonizējot gāzi, izmantojot saules paneļu enerģiju un izstaro jonizēto gāzi, lai virzītu kosmosa kuģi pretējā virzienā. Koncepcija pirmo reizi tika izstrādāta pirms vairāk nekā 50 gadiem, un pirmais kosmosa kuģis, kas izmantoja šo tehnoloģiju, bija Deep Space 1 ( DS1 ) 1998. gadā. Kopš tā laika ir bijuši tikai daži citi nekomerciāli kosmosa kuģi, kas izmantojuši jonu piedziņu: NASA Rītausmas misija uz ārējo Saules sistēmu, palaists 2007. gadā; sauca Japānas dziļā kosmosa asteroīdu paraugu atgriešanas misija Hajabusa , palaists 2003. gadā; un Eiropas Kosmosa aģentūra uzsāka SMART-1 kosmosa kuģis 2003. gadā, tas avarēja uz Mēness 2006. gadā. (Ir daudzi komerciālo sakaru satelīti, kas izmanto jonu dzinējus.)*
Lai izveidotu jaunu jonu piedziņas sistēmu NASA Evolutionary Xenon Thruster ( NĀKAMAIS ) programma, NASA inženieri Glena pētniecības centrs Klīvlendā, OH, pārveidoja un uzlaboja izmantoto dzinēju konstrukciju DS1 un Rītausma. Mēs to padarījām fiziski lielāku, bet vieglāku, samazinājām sistēmas sarežģītību, lai pagarinātu tās kalpošanas laiku, un kopumā uzlabojām tās efektivitāti, saka Maikls Patersons, projekta galvenais pētnieks.
Pattersons iepazīstināja ar dokumentu, kurā aprakstīts dzinējs Kopīgo dzinēju konference un izstāde notika šonedēļ Denverā. Viņš saka, ka viņa komanda varētu sākt būvēt misijai gatavu dzinēja versiju līdz 2010. gada janvārim, un tās pabeigšana prasīs aptuveni 36 mēnešus.
Kosmosa kuģos visbiežāk izmanto ķīmiskās piedziņas sistēmas, taču tām ir nepieciešams liels degvielas daudzums un tās ir neefektīvas misijām dziļā kosmosā. Jums ir ierobežots daudzums, ko varat ienest kosmosā, jo jums ir jānēsā raķete, kas galvenokārt ir degviela, saka Aleksandrs Brukoleri, MIT aeronautikas un astronautikas nodaļas pētnieks. Turklāt viņš saka, ka jums ir jākompensē degvielu tvertņu svars un izmēri, uzbūvējot kosmosa kuģi, kas ir vājš vai kam nav daudz konstrukciju, lai to nostiprinātu.
Kā alternatīvu vairākas pētniecības grupas pēta elektriskās piedziņas sistēmas. Lai gan šie dzinēji rada daudz mazāku vilci nekā ķīmiskie dzinēji, tie ir ļoti efektīvi, tāpēc tie ir ideāli piemēroti tālsatiksmes misijām uz asteroīdiem, komētām vai planētām, piemēram, Jupiteru un Merkuru. Tomēr viens no lielākajiem izaicinājumiem elektriskās piedziņas jomā ir sistēmas lielā jauda un kalpošanas laiks, saka Daniels Brents Vaits, cits MIT aeronautikas un astronautikas pētnieks.
*Pateicoties lasītāju komentāriem, šī informācija tika labota, iekļaujot Eiropas un Japānas misijas.
Jaunais jonu dzinējs ir balstīts uz abu izmantotajām elektriskās piedziņas sistēmām DS1 un Dawn, saka Patersons. Tas izmanto to pašu metodi, lai panāktu vilces spēku: ksenona gāze ieplūst reakcijas kamerā dzinēja iekšpusē un tiek jonizēta ar elektroniem; elektromagnēti, kas novietoti ap šo kameru, uzlabo jonizācijas efektivitāti. Elektrodi, kas novietoti netālu no dzinēja dzinējiem (pazīstami kā jonu optika), tiek izmantoti, lai elektrostatiski paātrinātu jonus un izšautu tos no izplūdes, lai virzītu kosmosa kuģi uz priekšu.
Glenn pētniecības centra inženieri optimizēja dzinēja magnētu un jonu optikas mehānisko konstrukciju un veica citas modifikācijas, tostarp samazināja dzinēju skaitu, lai padarītu sistēmu jaudīgāku un efektīvāku. Dzinējam ir augstāks jaudas līmenis un lielāks droseles dinamiskais diapazons — tas var pāriet no ļoti lielas jaudas līdz ļoti mazai jaudai — tāpēc tas var darboties ilgāku laiku un labāk izpildīt savu uzdevumu, saka Patersons.
Maikls Haginss, Kalifornijas Edvardsas gaisa spēku bāzes Gaisa spēku pētniecības laboratorijas Kosmosa un raķešu dzinējspēka direktorāts saka, ka ir svarīgi atrast veidus, kā padarīt vilces sistēmas efektīvākas, mazākas un ekonomiskākas. Viņš saka, ka fakts, ka NASA meklē efektīvākas ierīces starpplanētu misijām, noteikti ir pareizā atbilde.
Tomēr jonu dzinējspēkam ir iespējami trūkumi. Piemēram, saules enerģiju nevar izmantot pārāk tālu no saules. Saules enerģija vienkārši nedarbosies tādos attālumos kā Neptūns, saka Vaits, kurš tajā pašā konferencē prezentēja ziņojumu par kodolenerģijas izmantošanu kā enerģijas avotu dziļās kosmosa misijām. Lai gan tas nodrošinātu daudz jaudas dziļajā kosmosā, drošības apsvērumi padarītu ar kodolenerģiju darbināma kosmosa kuģa palaišanu politiski sarežģītu.
Vienīgais konkurents, kas mums patiešām ir, ir progresīvā ķīmiskā tehnoloģija, saka Patersons. Mūsu priekšrocība ir tā, ka mēs izmantojam ļoti efektīvu degvielas patēriņu. Tādējādi sarežģītām planētu misijām, kurām nepieciešams daudz enerģijas, saka Patersons, ASV un tās starptautiskie partneri, tostarp Japāna un Eiropas valstis, pāriet uz jonu piedziņas dzinējiem.