ทั่วไป

Ion Thruster Engine ของ NASA เพิ่งเสร็จสิ้นการทดสอบการทำลายสถิติ


การขับเคลื่อนเป็นจุดสนใจที่สำคัญเมื่อพูดถึงอนาคตของการสำรวจอวกาศไม่เพียง แต่จะผลักดันให้นักสำรวจอวกาศไปยังดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลออกไปเช่นดาวอังคารจำนวนมหาศาลจะดึงพวกเขาไปที่นั่นโดยใช้เวลาน้อยลง แต่เพื่อให้ได้แรงผลักดันเพียงพอคุณต้องมีทรัสเตอร์ที่น่าประทับใจและ NASA วางแผนที่จะสร้าง

Glenn Research Center ของ NASA ซึ่งเชี่ยวชาญด้านการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์กำลังพัฒนาทรัสเตอร์ดังกล่าว ได้แก่ X3 Hall-effect thruster ซึ่งเป็นโครงการที่จัดทำโดยหน่วยงานอวกาศกองทัพอากาศสหรัฐและมหาวิทยาลัยมิชิแกน ทรัสเตอร์เป็นแบบจำลองที่ขยายขนาดของชนิดที่ใช้กับยานอวกาศ Dawn ปัจจุบันศูนย์วิจัยเป็นห้องสุญญากาศแห่งเดียวในสหรัฐฯที่สามารถรองรับ X3 ทรัสเตอร์ได้

Dawn เปิดตัวเมื่อทศวรรษที่แล้วโดยมีจุดประสงค์เพื่อให้ความรู้เกี่ยวกับร่างที่ใหญ่ที่สุดสองดวงในแถบดาวเคราะห์น้อยระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ได้แก่ ดาวเคราะห์น้อยเวสตาขนาดยักษ์และดาวเคราะห์แคระเซเรส

ขั้นตอนต่อไปของเครื่องขับดันเหล่านี้คือการพามนุษย์ไปยังดาวอังคารภายในยี่สิบปีโดยจะต้องทำให้พวกมันมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีพลังมากขึ้น

รุ่งอรุณถูกขับเคลื่อนโดยตัวขับดันซีนอนไอออนสามตัวซึ่งมีอิมพัลส์เฉพาะรวมกันที่ 3100 วินาทีและแรงขับ 90mN โดยใช้ระบบที่ขับเคลื่อนยานอวกาศโดยการเร่งกระแสของอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าไอออน

X3 เอกพจน์คือ Hall Thruster มันทำงานโดยการเปลี่ยนจรวดขับดันจำนวนเล็กน้อย (โดยปกติคือก๊าซเฉื่อยเช่นซีนอน) ให้เป็นพลาสมาที่มีประจุไฟฟ้าด้วยสนามไฟฟ้าซึ่งจะถูกเร่งอย่างรวดเร็วโดยใช้สนามแม่เหล็กและมีแรงขับ 30–70 mN

เมื่อเทียบกับจรวดเคมีพวกมันสามารถไปได้เร็วมากโดยใช้เชื้อเพลิงเพียงเศษเสี้ยว แม้จะมีประสิทธิภาพ แต่ก็ยังไม่สามารถสร้างแรงขับได้มากเท่ากับจรวดที่ขึ้นอยู่กับสารขับเคลื่อนทางเคมี

อย่างไรก็ตามการทดสอบล่าสุดใน X3 ทรัสเตอร์ทำลายสถิติที่กำหนดโดยรุ่นก่อน Hall-effect ในการทดสอบเมื่อเร็ว ๆ นี้ X3 ทำลายสถิติแรงขับก่อนหน้านี้ที่กำหนดโดย Hall Thruster โดยได้รับแรง 5.4 นิวตันเมื่อเทียบกับสถิติเก่าที่ 3.3 นิวตัน X3 ยังเพิ่มบันทึกการทำงานในปัจจุบันมากกว่าสองเท่า (250 แอมแปร์เทียบกับ 112 แอมแปร์) และวิ่งด้วยกำลังที่สูงขึ้นเล็กน้อย (102 กิโลวัตต์เทียบกับ 98 กิโลวัตต์)

การพัฒนาทรัสเตอร์นี้ได้รับการจัดการโดย Alec Gallimore ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศและ Robert J. Vlasic Dean of Engineering จาก University of Michigan

"ภารกิจบนดาวอังคารอยู่บนขอบฟ้าและเรารู้อยู่แล้วว่าเครื่องขับดันฮอลล์ทำงานได้ดีในอวกาศพวกเขาสามารถปรับให้เหมาะกับการบรรทุกอุปกรณ์ที่มีพลังงานน้อยที่สุดและจรวดขับเคลื่อนในช่วงเวลาหนึ่งปีหรือมากกว่านั้นหรือเพื่อความรวดเร็ว มาร์สได้เร็วขึ้นมาก” เขากล่าวในแถลงการณ์ของมิชิแกนนิวส์

ในการทดสอบทรัสเตอร์ทีมงานใช้เวลา 20 ชั่วโมงในการสูบน้ำเพื่อให้ได้เครื่องดูดฝุ่นแบบอวกาศ Hall และ Kamhawi ใช้เวลานานและลำบากในการทดสอบ X3

"ช่วงเวลาสำคัญคือตอนที่คุณปิดประตูและสูบน้ำในห้อง" ฮอลล์กล่าวกับมิชิแกนนิวส์

ในที่สุดนักวิจัยก็ผลักดันให้ X3 ทำลายสถิติได้ดีที่สุด

X3 เป็นหนึ่งในสามต้นแบบที่ NASA กำลังทดสอบเพื่อนำลูกเรือมนุษย์ไปยังดาวอังคาร


ดูวิดีโอ: Introduction to Ion Thrusters (มิถุนายน 2021).