يمكن لقاذفة القاعة تأثير تجهيز LOP-G
– أخبار 3 مارس 2019 –
إن X3 ion stuster هو مشروع مثير للاهتمام من برنامج Next Leap من NASA. الهدف من هذا البرنامج هو تطوير بعض التقنيات التي من شأنها استكشاف النظام الشمسي بشكل أكبر. X3 هو داس تأثير هول. هذا يعني أنه يستخدم المجالات الكهربائية والمغناطيسية لتأييد وتسريع غاز محايد ، زينون.
وقد استخدمت قواذف تأثير القاعة للتطبيقات الفضائية لعقود. ما يميز نظام الأيونات السداسي X3 هو قوته العالية ونمطيته الرائعة. يتكون المحرك الذي طورته ناسا والقوات الجوية الأمريكية من ثلاثة قنوات متحدة تسارع.
يمكن لمكثف أيونات X3 أن يعمل بقدرة كهربائية تصل إلى 200 كيلوواط ، وهي طاقة كافية لتشغيل قرية صغيرة على الأرض. هذا ما سمح لها بوضع سجلات دفع لمدافئ هول هول: 5.4 نيوتن في اختبار تجريبي في عام 2018. هذا عن القوة التي تشعر بها عندما تحمل لوحة من الزبدة في يدك ، وهو قليل جدا. ولكن تم تصميم نظام الدفع الهوائي للتشغيل باستمرار لأسابيع وحتى أشهر ، وهو ما يكفي لتوفير تسارع حقيقي. هذه القدرة العالية نسبياً تجعل من الممكن تخيل العديد من التطبيقات إلى جهاز الأيون X3.
ترغب ناسا في تجهيز محطة الفضاء القمرية ، LOP-G ، بوحدة دفع كهربائية. سوف يتطلب محرك ذو طاقة عالية ، وربما عدة ، للمحافظة على LOP-G في المدار بشكل فعال. يجب أن يتم منح عقد بناء هذه الوحدة الأولى من LOP-G في ربيع 2019. ربما سنسمع عن رواسب X3 الأيونية في ذلك الوقت.
كما يجب أن تكون مجموعة X3 التي تعمل على 800 كيلووات قادرة على دفع مهمة مأهولة إلى المريخ. هذا ما يعتقده فريق تطوير المشروع. لكن من الصعب توفير مثل هذه القوة لمركبة فضائية. وهذا يتطلب تركيب الألواح الشمسية الضخمة أو استخدام الطاقة النووية.
التأثير الضخم للمحرك الأيوني على استكشاف الفضاء
في محرك أيون ، يتم قذف الزينون أولاً بواسطة الإلكترونات لتكوين بلازما مؤينة. ومن ثم يتم تسريع من خلال شبكات لديها فرق كبير في الإمكانات الكهربائية. والنتيجة مثيرة للإعجاب ، ويشكل الحزمة المتأينة هالة مزرقة تشبه أفلام الخيال العلمي. لا يزال الدافع الناتج ضئيلا ، حوالي 90 ملليمتون. هذا قريب من فحوى ورقة وضعت على اليد.
في عام 1998 ، أطلقت ناسا مسبار الفضاء Deep Space 1 ، وهو أول مركبة استكشافية لها مع نظام الدفع الأيوني. أثبت Deep Space 1 أنه مع الألواح الشمسية وعدد قليل من عشرات الكيلوجرامات من الزينون ، يمكن للمسبار الفضائي أن يقوم بمهمة أبعد من نظام الأرض والقمر. وقد أظهر الدفع الأيوني إمكاناته الكاملة للمهام الفضائية منخفضة التكلفة ، والتي لا يمكن أن تحمل سوى كمية محدودة من الوقود. تقرر ناسا بسرعة الرهان على هذا النجاح الأول.
تسمح تقنية الدفع المبتكر هذه بالنظر في أهداف جديدة. إن الدفع الأيوني يجعل من الممكن الوصول إلى وجهات معينة عن طريق إنفاق 10 مرات أقل من الوقود الدافع مع المحرك الكيميائي ، بشرط التحلي بالصبر. التسارعات المقدمة هي في الواقع صغيرة ، لذلك عليك تشغيل محرك أيون لعدة أشهر أو سنوات لتحقيق تسارع كبير. يحتاج المحرك الأيوني كذلك إلى مصدر طاقة ، ولا يمكن إلا للألواح الشمسية أن توفر الطاقة اللازمة لجعلها تعمل ، وهو ما يحد من الاحتمالات قليلاً ، لأنه بعيداً عن مدار كوكب المريخ تصبح الألواح الشمسية عديمة الفائدة تقريباً.
يكسر محرك جامعة ميشيغان الأيوني سجلات الطاقة
– أخبار من 13 مارس 2018 –
وتعهد المحركات الأيونية بمستقبل مشرق لاستكشاف الفضاء. أكبر قوة لديهم هي استهلاك الوقود المنخفض ، وأكبر نقطة ضعف لديهم هي قلة قوتهم. لذلك ، فإن تطوير محرك كهربائي عالي القدرة سيكون بمثابة اختراق تكنولوجي من شأنه أن يعطي ميزة كبيرة لاستكشاف النظام الشمسي ، وربما حتى استعماره. يعمل فريق من جامعة ميشيغان مع وكالة ناسا لتطوير واختبار درب تأثير هول يسمى X3. هذا الدق كسر جميع سجلات السلطة و التوجه. وتمكنت من العمل بقوة 102 كيلووات لتصل إلى 5.4 نيوتن. يتفوق على سجل الدفع من تأثير تأثير هول أكثر من 60 ٪.
والدفع الأيوني هو أحد الاحتمالات التي تستكشفها ناسا في رحلة إلى المريخ. X3 حاليا قادرة على تشغيل ما يصل إلى مائة كيلوواط. مع نظام يعمل على 500 كيلووات أو حتى 1 ميجاوات ، فإن هذا النوع من المحركات سيصبح قويا بما يكفي لتشغيل البعثات المأهولة خارج مدار القمر. ولتحقيق المزيد من القوة مقارنةً بدفاعات تأثير القاعة التقليدية ، صممت جامعة ميشيغان سلسلة من الحلقات لتوجيه البلازما. الدافع هو فرض تماما: ما يقرب من متر في القطر. نتخيل أنه إذا أردنا مضاعفة القوة بعشرة ، يجب أن يكون الدافع ضخمًا. لكي يثبت X3 نفسه حقًا ، يجب عليه إجراء اختبار للعملية بكامل طاقته لفترة طويلة. الدافع الأيوني مثير للاهتمام بالفعل فقط إذا تم تعويض انخفاض القوة بفترات طويلة جدا. وبالتالي فإن X3 ستخضع لاختبار 100 ساعة في العام المقبل.
وستكون الخطوة التالية هي دمج X3 في التصميم الذي ابتكرته شركة Aerojet Rocketdyne. ستكون هذه الشركة مسؤولة عن تصميم نظام تزويد الطاقة ونظام تزويد الزينون بالمحرك. في تصميمه النهائي ، يجب أن تكون X3 قادرة على تشغيل ما يصل إلى 200 كيلووات وتكون مدعومة بألواح شمسية. هذه هي الصعوبة الرئيسية: إن 2500 متر مربع من الألواح الشمسية لمحطة الفضاء الدولية (ISS) تنتج 120 كيلووات فقط من الطاقة الكهربائية ، في أفضل الظروف. إن سطح الألواح الشمسية المطلوب سيكون ضخمًا لمركبة فضائية يحتاج نظام الدفع فيها إلى 200 كيلوواط فقط والتي يجب أن تضاف إليها الاحتياجات الكهربائية للبعثة نفسها.
الصورة بواسطة ناسا (المجال العام) ، عبر ويكيميديا كومنزمصادر