Γενικά

Ο κινητήρας ιόντων της NASA αποκαλύπτει νέο αρχείο επιδόσεων

Αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν και την Πολεμική ΑεροπορίαΟ νέος κινητήρας ιόντων X3 της αμερικανικής εταιρείας αεροναυπηγικής NASA έθεσε ένα νέο ρεκόρ για την αποτελεσματικότητα. Στο πλαίσιο αυτών των ειδήσεων, μερικοί εμπειρογνώμονες είχαν τα μάτια τους φωτισμένοι και όλοι αυτοί ως ένας υποδηλώνουν ότι μια τέτοια τεχνολογία θα χρησιμοποιηθεί μια μέρα για να παραδώσει τους ανθρώπους στον Άρη.

Ο κινητήρας X3 αναφέρεται στον λεγόμενο τύποΕπιταχυντές αίθουσας. Για να δημιουργηθεί μια ώθηση κινητήρα, μια τέτοια εγκατάσταση δημιουργεί μια κατευθυνόμενη ροή ιόντων. Το πλάσμα που παράγεται μέσα στο ειδικό θάλαμο, το οποίο εκτοξεύεται έξω από το πλοίο, σύμφωνα με τη NASA, θα δώσει στο διαστημικό σκάφος ένα υψηλότερο επίπεδο επιτάχυνσης σε σύγκριση με τους πιο παραδοσιακούς πυραυλοκινητήρες.

Οι πιο αποδοτικές χημικές μηχανές πυραύλων(RHD) σας επιτρέπουν να επιταχύνετε το διαστημικό σκάφος με ταχύτητα περίπου 5 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, με τη σειρά του ο επιταχυντής του Hall να μπορεί να επιταχύνει τα 40 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Η αποτελεσματικότητα αυτή θα είναι εξαιρετικά χρήσιμη για δυνητικά παρατεταμένες διαστημικές πτήσεις, όπως για παράδειγμα στον Άρη. Και σύμφωνα με τους ανθρώπους που εμπλέκονται στο έργο του ιόντος κινητήρα, χάρη σε αυτή την τεχνολογία, μέσα στα επόμενα 20 χρόνια θα μπορέσουμε να ανοίξουμε το δρόμο για επανδρωμένες πτήσεις στον Κόκκινο Πλανήτη.

Πιστεύεται ότι οι κινητήρες ιόντων μπορούν να είναιπολύ πιο αποδοτικά από τα συμβατικά RRL, καθώς και οικονομικότερα, καθώς απαιτούν τη χρήση λιγότερων καυσίμων για τη μεταφορά παρόμοιου αριθμού μελών του πληρώματος και εξοπλισμού σε μεγάλες αποστάσεις. Ο Alec Gallimore, υπεύθυνος του έργου για την ανάπτυξη του ιόντος κινητήρα, σχολίασε στο Space.com, η επιτάχυνση ιόντων μπορεί να προσφέρει έως και 10 φορές μεγαλύτερη κάλυψη απόστασης όταν χρησιμοποιούν την ίδια ποσότητα καυσίμου με τον κινητήρα.

Φυσικά, εκτός από τους κινητήρες ιόντων, υπάρχουνάλλα είδη υποσχόμενων τεχνολογιών, η περαιτέρω ανάπτυξη των οποίων μπορεί να φέρει την ανθρωπότητα σε έναν νέο γύρο κατακτημένων αποστάσεων διαστήματος. Ίσως το κύριο μειονέκτημα των ίδιων παραδοσιακών RHDs είναι η ανάγκη να παραδώσει ένα τεράστιο ποσό των χημικών καυσίμων στο διάστημα, το οποίο, φυσικά, αυξάνει τη συνολική μάζα του διαστημικού οχήματος. Η επιπλέον μάζα απαιτεί επιπλέον καύσιμα, επιπλέον καύσιμα αυξάνουν τη μάζα κ.ο.κ. Υπάρχει μια παραλλαγή ενός επιταχυντή άμεσης ροής Bussard, ο οποίος είναι ουσιαστικά ένας θερμοπυρηνικός πυραυλοκινητήρας που χρησιμοποιεί το υδρογόνο του εξωτερικού χώρου ως καύσιμο. Θεωρητικά, ένας κινητήρας μπορεί να επιταχύνει σχεδόν την ταχύτητα του φωτός, αλλά η εξαιρετικά χαμηλή του απόδοση, λόγω του ιδιαίτερου σχεδιασμού του διαστημικού οχήματος, εξακολουθεί να αφήνει το έργο με μια πολύ μεγάλη ερώτηση. Αλλά τι γίνεται με τον ηλεκτρομαγνητικό κινητήρα που έχουν ακούσει όλοι πρόσφατα; Γύρω του τώρα υπάρχουν περισσότερες ερωτήσεις παρά απαντήσεις. Και μέχρι να καταλάβουμε πώς είναι σε θέση να εργαστεί καθόλου, και οι επιστήμονες πραγματικά δεν έχουν ιδέα πώς, τότε δεν υπάρχει καμία ελπίδα για το καλύτερο.

Φαντάσματα επιστημονικής φαντασίας πιθανώς ενθουσιώδειςθα πρότειναν να χρησιμοποιηθεί μια ιδέα που θα επέτρεπε την διαστημική διαδρομή γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός - στημόνι. Ωστόσο, η γενική θεωρία της σχετικότητας μας λέει ότι τίποτα δεν μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Ωστόσο, αν βρούμε έναν τρόπο να συμπιέσουμε και να επεκτείνουμε με κάποιο τρόπο το ύφασμα του χωροχρόνου μπροστά και πίσω μας, τότε θεωρητικά μπορούμε να προχωρήσουμε πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός. Αλλά ενώ η σύγχρονη επιστήμη είναι αλληλέγγυα με το γεγονός ότι δεν έχουμε καν έρθει κοντά σε τέτοιες τεχνολογίες.

Επιστροφή στις ιοντικές μηχανές. Πρόσφατες δοκιμές του επιταχυντή X3 έδειξαν ότι η εγκατάσταση είναι ικανή να λειτουργεί σε ισχύ μεγαλύτερη των 100 kW και παράγει 5,4 newtons δύναμης, η οποία αυτή τη στιγμή έχει καταστεί ο υψηλότερος δείκτης απόδοσης για κάθε κινητήρα ιόντων πλάσματος. Επίσης έσπασε το ρεκόρ για την απόδοση ισχύος και τις τρέχουσες βαθμολογίες λειτουργίας. Αυτή η επιτυχία οδήγησε ορισμένους να υποθέσουν ότι η τεχνολογία θα χρησιμοποιηθεί τα επόμενα 20 χρόνια για τη μεταφορά ανθρώπων στον Άρη. Αλλά είναι όλα τόσο υπέροχα; Ίσως μόνο εν μέρει.

Σε σύγκριση με το ίδιο HRE, κινητήρες ιόντωνμπορεί να δημιουργήσει πολύ μικρή πρόσφυση. Με άλλα λόγια, για να επιτύχει τον ίδιο δείκτη ταχύτητας όπως δείχνει μια μηχανή πυραυλοκινητήρων, ένα ιοντικό πρέπει να δουλέψει πολύ περισσότερο. Αυτό, με τη σειρά του, δεν επιτρέπει τη χρήση κινητήρων ιόντων, για παράδειγμα, ως κινητήρες εκκίνησης, κατά την εκτόξευση ενός πυραύλου από τη Γη.

Οι μηχανικοί προσπαθούν να τα λύσουνπροβλήματα με τη νέα μηχανή ιόντων X3, όπου αντί για ένα κανάλι για την εκπομπή επιταχυνόμενου πλάσματος, προτείνεται η χρήση πολλών. Ο τρέχων στόχος του έργου είναι να αναπτυχθεί τόσο ένας αρκετά ισχυρός όσο και ένας συμπαγής κινητήρας. Το γεγονός είναι ότι το αρχικό πρωτότυπο αποδείχθηκε πολύ γενικό. Ενώ οι περισσότεροι από τους δημιουργημένους επιταχυντές Hall μπορούν να μετακινηθούν με το χέρι στο εργαστήριο, το X3 πρέπει να μετακινηθεί με ένα μικρό γερανό.

Το 2018, οι μηχανικοί πρόκειται να κρατήσουν νέομια σειρά δοκιμών και τελικά να δούμε τη λειτουργία του κινητήρα, η οποία θα λειτουργεί για 100 ώρες χωρίς διακοπή. Οι μηχανικοί αναπτύσσουν επίσης ένα σύστημα θωράκισης που θα προστατεύει τους τοίχους του επιταχυντή από τις επιπτώσεις του θερμού πλάσματος, γεγονός που θα επιτρέψει στον κινητήρα να λειτουργήσει πολύ περισσότερο, πιθανώς ακόμη και για αρκετά χρόνια.