A tüzelőanyag-hatékony T6-i iontrakterek 2024-ig BepiColombo-t küldnek Mercury-nak

A legegyszerűbb módja annak, hogy elmagyarázzuk egy űrhajó űrkutatásának előnyét egy rakéta fölött, egyszerű „teknős és nyúl” stílusban hasonlítani őket: a két gyorsabb - ebben az esetben a rakéta - nem mindig nyeri meg a versenyt.

„A nyúl egy kémiai hajtóműrendszer és egy küldetés, ahol 30 percig vagy egy óráig tüzet teríthet a fő motorra, majd a legtöbb küldetésre, amit partra szállsz” - mondja Michael Patterson, a NASA In-Space Propulsion Technologies Programjának vezető technológusa. fordítottja. „Elektromos meghajtással olyan, mint a teknős, mivel nagyon lassú a kezdeti űrhajó sebessége, de nagyon hosszú ideig - sok ezer órán keresztül - folyamatosan mozog, majd az űrhajó egy nagyon nagy delta felgyorsul a sebességgel.”

Az ionos tolóerőket az Európai Űrügynökség (ESA) Mercury-i küldetésében fogják használni. A BepiColombo (talán a leginkább brit hangzású űrhajó) 2017-ben indul el, majd 2019-ben és 2020-ban repül a Venus által, és 2024-ben a Mercury gravitációjával fog megragadni.

Az űrhajó speciálisan megtervezett T6 ionos tolóerőket fog használni, amelyek lehetővé teszik az ESA számára, hogy közel hét évig tartó küldetés időtartama alatt tanulmányozza a galaxis legbelső bolygóját. Az ESA két pályája és a BepiColombo által telepített japán Űrügynökség (JAXA) is képes lesz elemezni a Föld felszínét egy Földévre.

A hosszú utazás logisztikája nem lenne lehetséges, ha ioncsúszó-technológiát alkalmazna, amelyet Patterson évek óta fejlesztett ki a NASA Deep Space 1 Dawn missziójának tervezőjeként és a NASA Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) meghajtórendszerének alapkutatójaként. Azt mondja, a tech sokkal nagyobb üzemanyag-hatékonyságot, hosszabb küldetésekre való képességet (például a BepiColombo által végrehajtott), valamint egy kevésbé költséges tiltó felszállási eljárást kínál. Jelenleg a rakéta tömegének 50 százaléka a kémiai hajtóanyagoknak szentelt.

„A tipikus rakétahajtóművek segítségével a dobókocsi fele (tömeg) csak arra szolgál, hogy a propellert az űrbe helyezze, hogy bármit is lehessen tolni a következő helyre, mondja Patterson. „Azáltal, hogy kiküszöböljük az űrhajó fedélzetén lévő kémiai hajtóműrendszert és villamos hajtóművet helyezünk el, akkor ezt a számot drámaian megváltoztathatja, talán 10, 15 vagy 20 százalékra.”

A rácsosított elektrosztatikus ionos tolóerők, mint a T6, hajtóanyagként alkalmazzák a xenongázt. Az ESA Neil Wallace hajtóműmérnöke egy kiadásban kijelentette, hogy a „ugyanazt a tömegű hajtóanyagot” feltételezve a T6 hajtóművek akár 15-szer nagyobb sebességre is felgyorsulhatnak, mint egy hagyományos kémiai hajtómű.

A rakéták elindításának költséghatékony módszerei természetesen a SpaceX középpontjában álltak, mivel az Elon Musk-alapítású vállalat nemrégiben bizonyította, hogy újra felhasználhatja rakétákat és kirakodhatja őket az óceánon lévő drónokra.

Azonban az ion meghajtás, amely az űrkutatás üzemanyagköltségeinek áldozata lesz, „gleciális” sebességgel haladt előre, Patterson rámutat.

„A NASA és az Európai Űrügynökség technológiai alkalmazási aránya nagyon alacsony ütemben van” - mondja. „Ha fogyasztói elektronikáról beszélünk, a koncepció és az alkalmazás között kilenc-tizenkét hónapot vesz igénybe. A következő ion meghajtórendszerek, amelyek a 15 évvel ezelőtt épített és tesztelt motorokat váltják fel; arról beszélünk, hogy a legkorábbi alkalmazását 2021-ben végzik. ”

A NASA ezen a héten 67 millió dolláros 36 hónapos szerződést írt alá a Kaliforniai székhelyű Aerojet Rocketdyne cégnek a napenergiával működő ionmotorok kifejlesztésére, ami tovább növelheti a küldetés élettartamát, mint a BepiColombo fedélzetén működő, rendkívül hatékony üzemanyaggal működő ionos motorok.

Az EAS BepiColombo utazását tápláló T6 ionos tolóerőgépek, valamint a napenergiás és kémiai hajtóanyag-hajtóművek segítsége már eléggé hasznosak ahhoz, hogy az űrhajót az egész hétéves küldetésre irányítsák, míg a tudósok a múltban hogy bolygónk gravitációs húzásával támaszkodjon a csúzli módszerre A marsi stílus.

Az EAS küldetése gyorsan közeledik, és az ügynökség éppen most befejezte az új T6 hajtóművek tesztelését, amelyek a T5 nagyobb testvérei. Patterson azt mondja, hogy a NASA több ionos hajtású missziót is megvalósít a 2020-as években.

Patterson szerint a NASA már elvégezte az összes „viszonylag könnyű” objektum kémiai meghajtással történő orbitális felügyeletét, de szükség lesz ionrendszerekre, hogy elérje a magasabb értékű célokat, mint például a kisebb, távolabbi holdak és aszteroidák, amelyek nehezebben pályázhatnak a egy ionos hajtómű állandó korrekciós képessége.

- Most már érdekesebb tudományt kapsz, mint a Saturn vagy a Jupiter vagy a Mars holdjainak pályáira való belépés, és érdekes tudomány, ahol lehetőség van az élet máshol történő tesztelésére - mondja Patterson. „Ezek tudományosan magas értékű célok, de valóban nehézkesek a hajtómű szempontjából.”