عام

ناسا أيون المحرك يكشف عن سجل أداء جديد

التي وضعتها جامعة ميشيغان والقوات الجويةسجل محرك X3 الجديد التابع للولايات المتحدة لوكالة الفضاء والطيران الأمريكية (ناسا) رقما قياسيا جديدا في الكفاءة. على خلفية هذا الخبر ، أضاءت بعض الخبراء أعينهم ، وكلهم يوحيون بأن هذه التكنولوجيا ستستخدم يومًا ما لإيصال الناس إلى المريخ.

يشير محرك X3 إلى ما يسمى بالنوعمسرعات قاعة. لإنشاء دافع محرك ، يقوم هذا التثبيت بإنشاء تدفق أيون موجه. ووفقًا لوكالة ناسا ، فإن البلازما المولدة داخل الحجرة الخاصة ، والتي يتم إخراجها خارج السفينة ، ستمنح المركبة الفضائية مستوى أعلى من التسارع مقارنة بمحركات الصواريخ الكيميائية التقليدية.

محركات الصواريخ الكيميائية الأكثر كفاءة(RRL) يسمح لك بتسريع المركبة الفضائية بسرعة حوالي 5 كيلومترات في الثانية ، وبالتالي ، فإن مسرع القاعة قادر على إعطاء تسارع إلى 40 كم في الثانية. ستكون هذه الكفاءة مفيدة للغاية للرحلات الجوية التي يُحتمل أن تكون طويلة ، مثل ، على سبيل المثال ، إلى المريخ. ووفقًا للأشخاص المشاركين في مشروع المحرك الأيوني ، بفضل هذه التكنولوجيا ، على مدار العشرين عامًا القادمة ، سنتمكن من فتح الطريق أمام الرحلات المأهولة إلى الكوكب الأحمر.

ويعتقد أن محركات أيون يمكن أن يكونأكثر فاعلية بكثير من RRLs التقليدية ، وكذلك أكثر اقتصادا ، لأنها تتطلب استخدام وقود أقل لنقل عدد مماثل من أفراد الطاقم والمعدات عبر مسافات طويلة. كما قال مدير مشروع تطوير محرك أيون أليك غاليمور لـ Space.com ، يمكن أن يوفر تسريع أيون تغطية مسافة أكبر تصل إلى 10 أضعاف عند استخدام نفس الكمية من الوقود مع المحرك.

بالطبع ، بالإضافة إلى محركات أيون ، هناكأنواع أخرى من التقنيات الواعدة ، والتي يمكن أن يؤدي تطويرها إلى جلب البشرية لجولة جديدة من مسافات الفضاء التي تم فتحها. ولعل العيب الرئيسي لنفس RHDs التقليدية هو الحاجة إلى توصيل كمية كبيرة من الوقود الكيميائي إلى الفضاء ، مما يزيد بالطبع من الكتلة الكلية للمركبة الفضائية. تتطلب الكتلة الإضافية وقودًا إضافيًا ، ويزيد الوقود الإضافي الكتلة ، وهكذا. هناك نوع مختلف من مسرّع التدفق المباشر Bussard ، وهو محرك صاروخي نووي حراري يستخدم هيدروجين الفضاء الخارجي كوقود. من الناحية النظرية ، يمكن للمحرك تسريع سرعة الضوء تقريبًا ، لكن كفاءته المنخفضة للغاية ، نظرًا للتصميم الخاص للمركبة الفضائية ، لا تزال تترك المشروع مع سؤال كبير للغاية. ولكن ماذا عن المحرك الكهرومغناطيسي الذي سمعه الجميع مؤخرًا؟ من حوله الآن هناك أسئلة أكثر من الإجابات. وإلى أن نكتشف كيف أنه قادر على العمل على الإطلاق ، والعلماء ليس لديهم أي فكرة عن كيفية ذلك ، فلا أمل للأفضل.

خيال علمي معجبين ربما متحمسينقد يقترح استخدام فكرة من شأنها أن تسمح بالسفر إلى الفضاء بشكل أسرع من سرعة تشوه الضوء. ومع ذلك ، فإن النظرية العامة للنسبية تخبرنا أنه لا يوجد شيء يمكن أن يتحرك أسرع من سرعة الضوء. ومع ذلك ، إذا وجدنا طريقة لضغط وتوسيع نسيج وقت الفراغ أمامنا وخلفنا بطريقة ما ، فمن الناحية النظرية ، يمكننا التحرك فعليًا أسرع من سرعة الضوء. لكن في حين أن العلم الحديث يتضامن مع حقيقة أننا لم نقترب حتى من مثل هذه التقنيات.

العودة إلى محركات أيون. أظهرت الاختبارات الأخيرة لمُسرِّع X3 أن التثبيت قادر على العمل بقوة تزيد عن 100 كيلو وات ويولد 5.4 نيوتن من القوة ، والتي أصبحت في الوقت الحالي أعلى مؤشر كفاءة لأي محرك بلازما أيوني. كما حطم الرقم القياسي لانتاج الطاقة وتشغيل التصنيفات الحالية. أدى هذا النجاح إلى تكهن البعض بأن التكنولوجيا ستُستخدم في السنوات العشرين المقبلة لنقل الناس إلى المريخ. ولكن هل كل شيء رائع؟ ربما جزئيا فقط.

بالمقارنة مع نفس HRE ، محركات أيونقادرة على خلق الجر القليل جدا. بمعنى آخر ، من أجل تحقيق نفس مؤشر السرعة الذي يوضحه محرك الصواريخ الكيميائي ، يحتاج أيوني إلى العمل لفترة أطول. هذا ، بدوره ، لا يسمح باستخدام المحركات الأيونية ، على سبيل المثال ، كمحركات انطلاق ، عند إطلاق صاروخ من الأرض.

المهندسين يحاولون حل هذهمشاكل مع محرك X3 الجديد ، حيث بدلاً من قناة واحدة لانبعاث بلازما متسارعة ، يُقترح استخدام العديد منها مرة واحدة. الهدف الحالي من المشروع هو تطوير محرك قوي ومدمج بما فيه الكفاية. والحقيقة هي أن النموذج الأولي تبين أنه شامل للغاية. بينما يمكن نقل معظم مسرعات Hall التي تم إنشاؤها يدويًا في جميع أنحاء المختبر ، يجب نقل X3 باستخدام رافعة صغيرة.

في عام 2018 ، سوف يعقد المهندسون برنامجًا جديدًاسلسلة من الاختبارات ونظر في النهاية في تشغيل المحرك ، والذي سوف يعمل لمدة 100 ساعة دون انقطاع. يقوم المهندسون أيضًا بتطوير نظام تدريع يحمي جدران المسرع من تأثيرات البلازما الساخنة ، مما سيتيح للمحرك أن يعمل لفترة أطول ، وربما حتى لعدة سنوات.