Ионный двигатель : все, что нужно знать и новости

ion engine

Подруливающее устройство с эффектом Холла могло бы оснащать LOP-G

— Новости от 3 марта 2019 года —

Ионный двигатель X3 — очень интересный проект из программы Next Leap НАСА. Целью этой программы является разработка некоторых технологий, которые позволят продолжить изучение Солнечной системы. X3 — двигатель с эффектом Холла. Это означает, что он использует электрические и магнитные поля для ионизации и ускорения нейтрального газа, ксенона.

Движители с эффектом Холла использовались для космических применений в течение десятилетий. Что отличает ионный двигатель X3, это его высокая мощность и отличная модульность. Двигатель, разработанный НАСА и ВВС США, состоит из трех концентрических каналов ускорения.

Ионный двигатель X3 может работать с электрической мощностью до 200 киловатт, что достаточно для питания небольшой деревни на Земле. Это позволило ему установить рекорд толчка для двигателя с эффектом Холла: 5.4 Ньютона в испытательном цикле в 2018 году. Это сила, которую вы чувствуете, когда держите в руке тарелку с маслом, а это очень мало. Но двигатели с эффектом Холла рассчитаны на непрерывную работу в течение нескольких недель и даже месяцев, что достаточно для реального ускорения. Эта относительно высокая мощность позволяет представить множество применений для ионного двигателя X3.

НАСА хочет оборудовать свою лунную космическую станцию ​​LOP-G электрическим двигательным модулем. Для эффективного поддержания LOP-G на орбите потребуется мощный двигатель, возможно, даже несколько. Контракт на строительство этого первого модуля LOP-G должен быть заключен весной 2019 года. Возможно, мы услышим об ионном двигателе X3 в то время.

Кластер Х3, работающий на 800 киловаттах, также должен быть в состоянии продвинуть заселенную миссию на Марс. Это то, что думает команда разработчиков проекта. Но трудно обеспечить такую ​​мощность космическому кораблю. Это требует либо установки огромных солнечных панелей, либо использования ядерной энергии.







Огромное влияние ионного двигателя на освоение космоса

В ионном двигателе ксенон сначала бомбардируется электронами с образованием ионизированной плазмы. Затем он ускоряется через решетки, которые имеют большую разницу в электрическом потенциале. Результат впечатляет, ионизированный луч образует голубоватое гало, напоминающее научно-фантастические фильмы. Полученная тяга по-прежнему крошечная, около 90 миллинов. Это близко к тяге листа бумаги, помещенного на руку.

В 1998 году НАСА запустило космический зонд Deep Space 1 — первый исследовательский космический корабль с ионной двигательной установкой. Deep Space 1 доказал, что с солнечными батареями и несколькими десятками килограммов ксенона космический зонд может выполнять миссию намного выше, чем система Земля-Луна. Ионное движение продемонстрировало полный потенциал для недорогих космических полетов, которые могут содержать только ограниченное количество пропеллента. NASA решает быстро сделать ставку на этот первый успех.

Эта инновационная двигательная технология позволяет рассматривать новые цели. Ионное движение позволяет достичь определенных пунктов назначения, проводя в десять раз меньше пропеллента, чем с химическим двигателем, который должен быть терпеливым. Предоставленные ускорения действительно крошечные, поэтому вам нужно запустить ионный двигатель в течение нескольких месяцев или лет, чтобы добиться значительного ускорения. Ионному двигателю также нужен источник питания, и только солнечные панели могут обеспечить им возможность работать, что немного ограничивает возможности, потому что за пределами орбиты планеты Марс солнечные панели становятся почти бесполезными.

Ионный двигатель Мичиганского университета разрушает данные о мощности

— Новости от 13 марта 2018 года —

Ионные двигатели обещают блестящее будущее для освоения космоса. Их наибольшая сила заключается в низком потреблении топлива, а их самой большой слабостью является отсутствие у них силы. Таким образом, разработка мощного электродвигателя будет технологическим прорывом, который даст большое преимущество для изучения солнечной системы и, возможно, даже для ее колонизации. Команда Мичиганского университета работает с НАСА, чтобы разработать и испытать движок Холла под названием X3. Этот майнинг разрушил все рекорды власти и тяги. Он смог работать мощностью 102 киловатт для тяги 5,4 Ньютона. Он превосходит толчок рекордного движения Холла более чем на 60%.

Ионное движение является одной из возможностей, которые НАСА изучает для марсианского путешествия. В настоящее время X3 способен работать до ста киловатт. При использовании системы мощностью 500 киловатт или даже 1 мегаватта этот тип двигателей станет достаточно мощным, чтобы управлять жилыми миссиями за пределами лунной орбиты. Чтобы достичь большей мощности по сравнению с обычными двигателями Холла, Мичиганский университет разработал серию колец для направления плазмы. Рулевое управление довольно внушительное: почти метр в диаметре. Мы предполагаем, что если мы хотим умножить власть на десять, то мазут должен быть огромным. Чтобы X3 действительно проявил себя, он должен провести испытание на полную мощность в течение длительного времени. Ионное движение действительно интересно, только если низкая мощность компенсируется очень длинными длительностями. Таким образом, X3 будет проходить испытание в течение 100 часов в следующем году.

Следующим шагом будет интеграция X3 в дизайн, созданный компанией Aerojet Rocketdyne. Эта компания будет отвечать за проектирование системы электропитания и системы подачи ксенона для двигателя. В своей окончательной конструкции X3 должен иметь возможность работать до 200 киловатт и приводиться в действие солнечными батареями. Это основная трудность: 2500 квадратных метров солнечных панелей Международной космической станции (МКС) производят только 120 киловатт электроэнергии в наилучших условиях. Необходимая поверхность солнечной панели была бы огромной для космического корабля, чья двигательная система требует только 200 киловатт и к которой должны быть добавлены электрические потребности самой миссии.

Изображение NASA (Public Domain), Викискладе

источники

Вы также должны быть заинтересованы этим