Η NASA πραγματοποίησε μια επιτυχημένη δοκιμή ενός προωθητή πλάσματος λιθίου στο Laboratório από Propulsão έως Jato (JPL), στο Califórnia. Η τεχνολογία έχει επιτύχει επίπεδα ισχύος 120 κιλοβάτ, ένα νέο ρεκόρ για τα συστήματα ηλεκτρικής πρόωσης στο Estados Unidos. Η ανακάλυψη του Este αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικής μεταφοράς στο βαθύ διάστημα, με τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στις επανδρωμένες αποστολές στο Marte.
Το αποτέλεσμα που προέκυψε από τη δοκιμή μαγνητοπλασμαδυναμικής (MPD) προωστήρα σηματοδοτεί μια σημαντική αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι θα μπορούν να ταξιδεύουν μέσω του ηλιακού συστήματος. Η πρωτοβουλία αποτελεί μέρος της συνεχιζόμενης προσπάθειας του οργανισμού για έρευνα και εφαρμογή λύσεων πρόωσης που μειώνουν δραστικά τους χρόνους διέλευσης για διαπλανητικά ταξίδια. Η καινοτομία υπόσχεται να κάνει τις μελλοντικές εξερευνήσεις πιο προσιτές και ταχύτερες.
Detalhes από Teste Recorde σε JPL
Το καινοτόμο πείραμα, που διεξήχθη μέσα στον εξειδικευμένο θάλαμο κενού της JPL, προσομοίωσε τις ακραίες συνθήκες του διαστήματος. Η εγκατάσταση Esta έχει σχεδιαστεί ειδικά για να χειρίζεται με ασφάλεια μεταλλικά προωθητικά ατμού. Pela Για πρώτη φορά εδώ και χρόνια, ένας προωστήρας MPD που κινείται με λίθιο εκτοξεύτηκε με ισχύ που ξεπερνά κάθε σύστημα ηλεκτρικής πρόωσης που λειτουργεί επί του παρόντος σε αμερικανικά διαστημόπλοια. Η επιτυχία είναι αποτέλεσμα μηνών προετοιμασίας.
Το σύστημα λειτουργεί μετατρέποντας ατμούς λιθίου σε ηλεκτρομαγνητικά επιταχυνόμενο πλάσμα. Το Isso εμφανίζεται μέσω της αλληλεπίδρασης έντονων ηλεκτρικών ρευμάτων με ισχυρά μαγνητικά πεδία. Στην καρδιά του προωθητή, ένα ηλεκτρόδιο βολφραμίου άντεξε σε θερμοκρασίες που ξεπερνούσαν τους 2.760 βαθμούς Celsius. Το Ele παρέμεινε πυρακτωμένο για πέντε διαδοχικούς κύκλους ανάφλεξης, επιδεικνύοντας αξιοσημείωτη σταθερότητα. Η δοκιμή παρείχε κρίσιμα δεδομένα για τη συνεχή βελτίωση του συστήματος.
Ο Jared Isaacman, διαχειριστής της NASA, τόνισε τη σημασία του άθλου. «Στη NASA, εργαζόμαστε σε πολλά πράγματα ταυτόχρονα και δεν έχουμε χάσει από τα μάτια μας το Marte», είπε ο Isaacman. “Η επιτυχημένη απόδοση του προωθητή μας σε αυτή τη δοκιμή δείχνει πραγματική πρόοδο προς την αποστολή ενός Αμερικανού αστροναύτη να πατήσει το πόδι του στο Planeta Vermelho. Το Esta είναι η πρώτη φορά στο Estados Unidos που ένα ηλεκτρικό σύστημα πρόωσης λειτουργεί σε τόσο υψηλά επίπεδα ισχύος, φτάνοντας τα 120 κιλοβάτ.
Décadas του Desenvolvimento και Papel του Lítio
Η ιδέα πίσω από τους προωθητές MPD έχει μακρά ιστορία, που χρονολογείται από την έρευνα που ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960. Ωστόσο, η μετάβαση από τη θεωρία σε ένα λειτουργικό σύστημα πρόωσης απαιτούσε σταδιακή πρόοδο για πολλές δεκαετίες. Diferente των συμβατικών ηλεκτρικών προωθητών, που χρησιμοποιούν ηλεκτρικά πεδία για να επιταχύνουν ιόντα, οι κινητήρες MPD χρησιμοποιούν τόσο ηλεκτρικά ρεύματα όσο και μαγνητικά πεδία για να δημιουργήσουν ώση. Η προσέγγιση Esta επιτρέπει τη λειτουργία πολύ υψηλότερης ισχύος.
Στην JPL, αυτή η πρόσφατη δοκιμή είναι το αποκορύφωμα για περισσότερα από δύο χρόνια εστιασμένης ανάπτυξης. Το Ele πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του προγράμματος Propulsão Nuclear Espacial της NASA. Η συνεργασία με το Universidade της NASA του Princeton και το Centro του Pesquisa Glenn ήταν απαραίτητη για την πρόοδο. Η Engenheiros θεωρεί ότι το λίθιο είναι ιδανικό προωθητικό λόγω της χαμηλής ενέργειας ιονισμού και των αποδοτικών χαρακτηριστικών του πλάσματος.
Ο James Polk, ανώτερος ερευνητής στο JPL, εξέφρασε τον ενθουσιασμό του για το αποτέλεσμα. «Η σχεδίαση και η κατασκευή αυτών των προωθητηρίων τα τελευταία δύο χρόνια ήταν μια μακρά διαδικασία που κορυφώθηκε σε αυτήν την πρώτη δοκιμή», δήλωσε ο Polk. “Είναι μια πολύ σημαντική στιγμή για εμάς, γιατί όχι μόνο δείξαμε ότι το προωθητικό λειτουργεί, αλλά φτάσαμε και στα επίπεδα ισχύος που είχαμε ως στόχο. Sabemos ότι έχουμε μια καλή πλατφόρμα δοκιμών για να αρχίσουμε να αντιμετωπίζουμε τις προκλήσεις της επέκτασης της παραγωγής.” Τα δεδομένα που συλλέγονται θα είναι θεμελιώδη για μια νέα σειρά πειραμάτων.
https://twitter.com/WhiteHouse/status/2049581451809620135?ref_src=twsrc%5Etfw
- Tungsten Eletrodo, που αντέχει σε ακραίες θερμοκρασίες
- Εξειδικευμένο κενό Câmera που προσομοιώνει το διαστημικό περιβάλλον
- Προωστικό λιθίου Vapor, γνωστό για την αποτελεσματικότητά του
- Interação έντονων ηλεκτρικών ρευμάτων και ισχυρών μαγνητικών πεδίων
- Monitoramento και ακριβής έλεγχος όλων των παραμέτρων.
Potencial σε Viagens Interplanetárias Aceleradas
Η ηλεκτρική πρόωση παίζει ήδη θεμελιώδη ρόλο στη σύγχρονη εξερεύνηση του διαστήματος. Το Missões όπως το διαστημικό σκάφος Psyche της NASA, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί ηλιακούς προωθητές ιόντων που παρέχουν συνεχή, αλλά χαμηλή, ώση για μεγάλες περιόδους. Τα συστήματα Esses μπορούν να φτάσουν ταχύτητες που υπερβαίνουν τα 200.000 χιλιόμετρα την ώρα με την πάροδο του χρόνου. Ο προωστήρας MPD που λειτουργεί με λίθιο βελτιώνει σημαντικά αυτήν την ιδέα.
Το Ele λειτουργεί σε πολύ υψηλότερα επίπεδα ισχύος, προσφέροντας τόσο μεγαλύτερη ώθηση όσο και ανώτερη απόδοση στην κατανάλωση προωθητικού. Ο καινοτόμος συνδυασμός Esta μπορεί να μειώσει δραστικά τον χρόνο ταξιδιού που απαιτείται για επανδρωμένες αποστολές σε μακρινούς προορισμούς. Η τεχνολογία Além επιτρέπει επίσης μείωση της συνολικής μάζας που απαιτείται κατά την εκτόξευση, βελτιστοποιώντας τους πόρους της αποστολής.
Οι κινητήρες πλάσματος λιθίου είναι επίσης ικανοί να χειρίζονται εισροές ισχύος στην περιοχή μεγαβάτ. Η ικανότητα Essa τα καθιστά συμβατά με μελλοντικά πυρηνικά-ηλεκτρικά συστήματα πρόωσης, ένα κρίσιμο στοιχείο της μακροπρόθεσμης στρατηγικής της NASA για το Marte. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι τα διαστημόπλοια θα μπορούν να μεταφέρουν βαρύτερα ωφέλιμα φορτία και να φιλοξενούν μεγαλύτερα πληρώματα. Το Elas θα διατηρήσει υψηλές ταχύτητες κατά το διαπλανητικό ταξίδι. Η τεχνολογία καλύπτει ένα σημαντικό τεχνολογικό κενό.
Próximos Passos και Desafios του Engenharia
Apesar από την επιτυχία της αρχικής δοκιμής, πρέπει ακόμη να ξεπεραστούν σημαντικές προκλήσεις μηχανικής. Απαιτείται Isso προτού οι προωθητές MPD μπορέσουν να τροφοδοτήσουν αποτελεσματικά μια επανδρωμένη αποστολή στο Marte. Ο επόμενος στόχος της NASA είναι να κλιμακώσει το σύστημα σε ένα εύρος ισχύος μεταξύ 500 κιλοβάτ και 1 μεγαβάτ ανά προωθητή. Η κλιμάκωση Esta είναι απαραίτητη για σχετικές εφαρμογές σε αποστολές στο βαθύ διάστημα.
Μια πλήρης αποστολή στο Marte θα μπορούσε να απαιτήσει από 2 έως 4 μεγαβάτ συνολικής ισχύος. Το Isso υποδηλώνει ότι πολλαπλοί προωθητές λειτουργούν συνεχώς για περισσότερες από 23.000 ώρες. Manter αυτή η απόδοση για τόσο παρατεταμένες περιόδους εισάγει πολύπλοκα ζητήματα που σχετίζονται με την αντοχή των υλικών. Οι προκλήσεις του Também προκύπτουν στη θερμική διαχείριση και τη συνολική σταθερότητα του συστήματος. Τα εξαρτήματα πρέπει να αντέχουν την ακραία θερμότητα και τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις χωρίς υποβάθμιση.
Οι Engenheiros επικεντρώνονται ιδιαίτερα στη διασφάλιση ότι τα ηλεκτρόδια και τα δομικά στοιχεία αντέχουν σε επαναλαμβανόμενους κύκλους χωρίς κρίσιμες βλάβες. Το έργο συντονίζεται από το Diretoria της NASA του Missões του Tecnologia Espacial, υπό την ηγεσία του Centro του Voos Espaciais Marshall. Η προσπάθεια Este ενσωματώνει την ανάπτυξη πρόωσης με την πρόοδο στην παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. Ο στόχος είναι να διαμορφωθεί μια συνεκτική στρατηγική που θα επιτρέψει επανδρωμένες αποστολές στο Marte τις επόμενες δεκαετίες.