イオンエンジン:あなたが知る必要があるすべてとニュース

ion engine

ホール効果スラスタはLOP-Gを装備することができます

– 2019年3月3日のお知らせ –

X3イオンスラスタはNASAのNext Leapプログラムからの非常に興味深いプロジェクトです。このプログラムの目的は、太陽系をさらに探索するいくつかの技術を開発することです。 X3はホール効果スラスタです。これはそれが中性ガス、キセノンをイオン化し加速するために電場と磁場を使用することを意味します。

ホール効果スラスタは何十年もの間宇宙用途に使用されてきた。 X3イオンスラスタを特徴付けるものは、その高出力とその優れたモジュール性です。 NASAと米空軍によって開発されたエンジンは、3つの同心円状の加速チャネルで構成されています。

X3イオンスラスタは、地球上の小さな村に電力を供給するのに十分なエネルギーである最大200キロワットの電力で動作することができます。これはそれがホール効果スラスタのプッシュ記録を設定することを可能にしました:2018年の試運転で5.4ニュートン。しかし、ホール効果スラスタは数週間から数ヶ月間連続して作動するように設計されており、十分な加速を実現します。この比較的高い電力は、X3イオンスラスタへの多くの応用を想像することを可能にする。

NASAは月の宇宙ステーションであるLOP-Gに電気推進モジュールを装備したいと考えています。 LOP-Gを軌道上で効果的に維持するには、おそらく高出力のエンジンが必要になります。 LOP-Gのこの最初のモジュールの構築に関する契約は、2019年春に授与される予定です。おそらく、当時のX3イオンスラスタについてお聞きします。

800キロワットで走っているX3クラスターもまた、火星への居住任務を推進することができるはずです。これがプロジェクト開発チームが考えることです。しかし、そのような電力を宇宙船に供給することは困難です。これには、巨大な太陽電池パネルを設置するか、または原子力を使用する必要があります。







宇宙探査へのイオンエンジンの大きな影響

イオンエンジンでは、キセノンがまず電子によって衝突されてイオン化プラズマを形成する。電位差が大きいグリッドを通して加速されます。結果は印象的です、イオン化されたビームはSF映画のような青いハローを形成します。生産された推力は、依然として小さく、約90ミリニュートンです。それは、手に置かれた紙のスラストに近いものです。

1998年、NASAは、イオン推進システムを搭載した最初の探査宇宙船であるDeep Space 1宇宙探査機を打ち上げました。ディープ・スペース1は、太陽電池パネルと数十キロのキセノンで、地球探査機が地球 – 月システムをはるかに超えるミッションを実行できることを実証しました。イオン推進は、限られた量の推進剤しか運ぶことができない低コストの宇宙ミッションのための完全な可能性を実証している。 NASAは、この最初の成功に迅速に賭けることを決めました。

この革新的な推進技術は、新しい目標を検討することを可能にします。イオン推進は、患者に提供される化学エンジンよりも、推進薬の10分の1を消費することによって、特定の目的地に到達することを可能にする。提供される加速度は実際には小さいので、大幅に加速するためには数年または数年間イオンエンジンを稼働させなければなりません。イオンエンジンにも電源が必要で、ソーラーパネルだけがその機能を発揮できるパワーを提供することができます。これは、火星の軌道を越えてソーラーパネルがほとんど役に立たなくなるためです。

ミシガン大学のイオンエンジンがパワー記録を破る

– 2018年3月13日のニュース –

イオンエンジンは、宇宙開発の明るい未来を約束します。彼らの最大の強みは、低い推進剤消費量であり、最大の弱点は、彼らの力不足です。したがって、高出力の電動機を開発することは、太陽系を探検し、おそらくそれを植民地化する大きな利点をもたらす技術的な突破口になるだろう。ミシガン大学のチームは、NASAと協力してX3というホール効果スラスタの開発とテストを行っています。このスラスタは力と推力のすべての記録を破った。それは5.4ニュートンの推力のために102キロワットの出力で動作することができた。それはホール効果スラスタのプッシュ記録を60%以上打ち破っています。

イオン推進は、NASAが火星の旅のために探検している可能性の一つです。 X3は、現在、最大100キロワットまで動作可能である。 500キロワットまたは1メガワットのシステムでは、このタイプのエンジンは、月周回軌道を越えて人工衛星に電力を供給するのに十分なほど強力になります。従来のホール効果スラスタと比較してより多くの電力を達成するために、ミシガン大学は、プラズマを流す一連のリングを設計した。スラスタは非常に面白いです:ほぼ1メートルの直径。私たちが力を10倍に増やしたいのであれば、スラスタは巨大でなければならないと想像しています。 X3が実際にそれ自体を証明するためには、長い間フルパワーで動作テストを実行しなければならない。イオン推進は、低電力が非常に長い期間によって補償される場合にのみ、実際には興味深いものです。したがって、X3は来年100時間のテストを受けます。

次のステップは、Aerojet Rocketdyne社が作成したデザインにX3を統合することです。この会社は、エンジン用の電源システムとキセノン供給システムの設計を担当します。最終的な設計では、X3は最大200キロワットまで動くことができ、ソーラーパネルによって給電されるべきである。これは主な難しさです:国際宇宙ステーション(ISS)の2500平方メートルの太陽電池パネルは、最高の条件の下でわずか120キロワットの電力しか生産しません。必要なソーラーパネルの表面は、推進システムが単独で200キロワットを必要とする宇宙船には巨大であり、任務そのものの電気的要求を加えるべきである。

画像NASA(パブリックドメイン)、ウィキメディアコモンズから

ソース

あなたもこれに興味があるはずです