A rekordteljesítményű elektromos tolómotor közelebb hozza a Marsot a valósághoz

A NASA Laboratório (Propulsão) és Jato (JPL) csapata az Universidade (Princeton) és Centro Glenn (Cleveland) kutatóival együttműködve sikeresen lőtt egy prototípust8 elektromos tolómotort, amelyet korábban 25-ször erősebb MVX-en teszteltek, mint bármelyik MVXV. A magnetoplazmadinamikai (MPD) rendszer 120 kilowatt teljesítményszinten működött, felülmúlva az ügynökség űrszondáján jelenleg működő összes elektromos tolóerőt. Az áttörés döntő lépést jelent az Marte jövőbeli emberi küldetései felé.

A tesztelésre 2026 februárjában került sor a JPL kondenzálható fémhajtóanyag (CoMeT) ​​vákuumgyárában, egy egyedülálló nemzeti laboratóriumban, amely képes biztonságosan tesztelni a fémgőz-hajtóanyagokat használó rendszereket. A prototípus lítium-fémgőzt használt hajtóanyagként, és az öt végrehajtott gyújtás során 2800 Celsius fokot meghaladó hőmérsékletet ért el a volfrámelektródán.

Tecnologia, amely minden várakozáson felül működik

Az MPD tolómotor abban különbözik a hagyományos elektromos rendszerektől, hogy nagy elektromos áramot használ a mágneses térrel való kölcsönhatáshoz és a lítiumplazma elektromágneses gyorsításához. Az Essa innovatív megközelítés jelentős és folyamatos tolóerőt hoz létre anélkül, hogy kizárólag a napenergiára támaszkodna, mint az elektromos tolómotorok korábbi generációinál.

James Polk, a JPL vezető kutatója kiemelte az eredmény fontosságát. “Nemcsak azt mutattuk meg, hogy a hajtóanyag működik, de elértük a kitűzött teljesítményszinteket is.” Az összegyűjtött adatok szilárd alapot biztosítanak a kutatóknak ahhoz, hogy szembenézzenek a termelés növelésével járó kihívásokkal. A prototípus megépítése és tervezése két év intenzív munkát vett igénybe.

Az MPD technológia nem új keletű. A kutatók az 1960-as évek óta tanulmányozzák, de még soha nem működtek ilyen nagy teljesítményen az Estados Unidos-ben. A fejlesztés kulcsfontosságú szempontja volt, hogy a lítiumüzemű hajtóanyag „soha nem repült üzemképesen” e tesztek előtt, így ez igazi mérföldkő az űrkutatásban.

Az Eficiência forradalmian új a hagyományos rakétákhoz képest

Az elektromos tolóhajtóművek jelentős gazdasági és műszaki előnyt kínálnak a hagyományos vegyi rakétákkal szemben. Az Segundo, a JPL csapata, ezek a rendszerek akár 90%-kal kevesebb hajtóanyagot használhatnak fel, mint a nagy teljesítményű rakéták, amelyeket a Föld gravitációja elől való menekülésre használnak. Az Essa üzemanyag-fogyasztás drasztikus csökkentése jelentősen csökkenti az űrmissziók költségeit.

Az elektromos meghajtás alapvetően más elven működik, mint a vegyi motorok. Ahelyett, hogy tüzelőanyagot égetne el azonnali tolóerő létrehozása érdekében, energiát gyűjt, és kis mennyiségű ionizált hajtóanyag felgyorsítására használja fel. Az Essa lassú, folyamatos gázkiszorítása tartós tolóerőt hoz létre, amely elegendő idővel sokkal nagyobb sebességet ér el, mint a hagyományos rakéták. A NASA kevésbé erős elektromos tológépekkel felszerelt Psyche űrszondája már bizonyította ezt a képességét azzal, hogy kisebb, de állandó erővel több mint 200 000 kilométer per órás sebességgel haladt.

A kutatók szerint a lítiumüzemű MPD tolómotorok képesek nagy teljesítményszinten működni, figyelemre méltó hatékonysággal használják a hajtóanyagot, és lényegesen nagyobb tolóerőt biztosítanak, mint a jelenleg működő rendszerek. Az Combinados nukleáris energiaforrással ezek a tolómotorok csökkenthetik az űrhajó kilövési tömegét, és fenntarthatják az emberek Marte-re szállításához szükséges hasznos terheket.

Leia Também

Kipróbáltam a Dyson új utazási hajszárítóját. Megfizethető, de megtartja a Supersonic sorozat összes előnyét.

A NASA kikapcsolja a Voyager 1 műszert, hogy meghosszabbítsa küldetését a csillagközi térben

A Skót Múzeum teljes, 240 millió éves hüllőkövületét mutatja be

Desafios műszaki adatok és a következő lépések

A csapat egy fontos akadályt azonosított: az MPD tolómotorok által működés közben kibocsátott magas hőmérséklethez olyan alkatrészekre van szükség, amelyek képesek ellenállni a szélsőséges hőhatásoknak. A megfelelő robusztus anyagok biztosítása „döntő kihívás” lesz a fejlesztés következő éveiben.

A kutatók ambiciózus új célokat tűztek ki:

• Az Atingir propellerenként 500 kilowatt és 1 megawatt közötti teljesítményt nyújt
• Desenvolver anyagok, amelyek ellenállnak a 2800 fokot meghaladó hőmérsékletnek Celsius
• Garantir folyamatos működés több mint 23 ezer órán keresztül
• Integrar több tolóerő egyetlen űrhajón
• Incorporar nukleáris tápegységek Marte küldetésekhez

Az Marte-re irányuló emberes küldetés 2 és 4 megawatt közötti energiát igényel, hogy életképes időn belül elérje a bolygót. Az Para megfelel ennek az igénynek, a végső űrhajóba több MPD tológép is beépíthető, amelyek egyidejűleg több mint 23 ezer órán keresztül működnek majdnem három évig megszakítás nélkül.

Posicionamento stratégiai prioritásként

A NASA adminisztrátora, Jared Isaacman történelmi „elsőnek” nevezte a tesztet. “Ez az első alkalom az Estados Unidos-en, hogy elektromos meghajtási rendszer ilyen nagy teljesítményszinten működik” – mondta. A teszt az ügynökség Propulsão Nuclear Espacial (SNP) programjának része, egy olyan kezdeményezés, amely megszilárdítja a fejlett technológiák feltárását a jövőbeli küldetésekhez.

Az Isaacman megerősítette a NASA elkötelezettségét azon hosszú távú cél mellett, hogy amerikai űrhajóst küldjön az Marte-re. “A NASA-nál sok dolgon dolgozunk egyszerre, és nem tévesztették szem elől, hogy az Marte olyan stratégiai befektetéseket hajt végre, amelyek a következő nagy ugrást előmozdítják.” A sikeres próba „valódi előrehaladást” mutat e nagyra törő cél felé.

Az elektromos meghajtás története a NASA-nál az Dawn és Deep Space-1 küldetésekig nyúlik vissza, ahol a kutatók, mint az James Polk, alkalmazták a tudást a meghajtórendszerekre. Az Aquela tapasztalatok biztosították a most tesztelt lítiumhajtású MPD tolómotorok fejlesztéséhez szükséges műszaki alapot.