Dacă veți zbura în spațiu, aveți nevoie de un fel de sistem de propulsie. O nouă tehnologie de încărcare numită Helicon Double Layer Thruster ar putea fi și mai eficientă cu combustibilul său. Dr. Christine Charles de la Universitatea Națională Australiană din Canberra este inventatoarea.
Ascultați interviul: prototip cu propulsor cu plasmă (5,5 MB)
Sau abonați-vă la Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser: Puteți să-mi dați cunoștințe despre tehnologia de încredere pe care ați inventat-o?
Dr. Christine Charles: Bine, acest propulsor se numește HDLT, care reprezintă Helicon Double Layer Thruster și este un nou tip de aplicație de propulsor cu plasmă în călătoriile în spațiu profund. Și fundalul este expertiza noastră în tehnologii plasmatice, plasmă spațială, procesare plasmatică pentru tratarea suprafețelor și o varietate de alte aplicații.
Fraser: Așadar, motorul preferat al explorării spațiale în zilele noastre este motorul cu ioni, care a demonstrat performanțe destul de bune ca motor eficient din punct de vedere al consumului de combustibil. Cum se raportează motorul la care lucrați cu un motor cu ioni? Puteți oferi oamenilor un context?
Dr. Charles: Da, există câteva aspecte comune și unele foarte diferite. Deci, mai întâi motorul cu ioni a fost dezvoltat cu succes pentru trecut - nu știu - 50 de ani. Acum este destul de bine dezvoltat. Dar propulsorul HD are câteva avantaje interesante. În primul rând, nu folosește niciun electrod. Deci, în motorul cu ioni, aveți o serie de grile pentru a accelera ionul. Deci, propulsorul nostru nu are electrozi, avem un nou tip de mecanism de accelerație pe care îl numim Double Layer. Acesta este motivul pentru care îl numim HDLT: Helicon Double Layer Thruster. Nu are electrozi, deci înseamnă că are o viață lungă, deoarece nu aveți eroziune de electrozi. Și un al doilea aspect, cu adevărat important, este dacă priviți dispozitive precum motoarele cu ioni, acestea emit ioni. Așadar, trebuie să aveți o sursă externă de electroni pentru a neutraliza acești ioni, iar acest lucru se face în general prin a avea un al doilea dispozitiv pe partea propulsorului, care se numește dispozitiv cu catod gol. De fapt, aveți două dispozitive pe un motor cu ioni. Și de multe ori, pentru că le este teamă că aceste dispozitive cu catoduri goale ar putea da greș, le-au pus pe două să crească durata de viață. Însă în HDLT, emitem de fapt o plasmă, care în sine conține un fascicul de ioni supersonice. Avem deci fasciculul de ioni supersonici, care este principala sursă de tracțiune, deoarece iese din propulsor, dar avem și plasma care emite suficient de mulți electroni pentru a neutraliza fasciculul. Deci nu avem nevoie de acest dispozitiv extern care este neutralizatorul. Acest lucru este foarte bun pentru că poate oferi siguranță și simplitate - nu există părți mobile, astfel încât HDLT-ul este destul de atractiv pentru călătoriile în spațiu foarte profunde; viață lungă Și un alt avantaj este că, deoarece folosim un al doilea concept numit plasmă cu helicon, este un mod foarte eficient de a transfera electricitate în particulele încărcate din plasmă. Asta înseamnă că putem obține plasme foarte dense cu o mulțime de ioni și că putem să creștem în putere. Deci, probabil putem merge până la 100 de kilowati. Acest lucru nu s-a făcut încă aici într-un prototip, deoarece primul nostru prototip a fost de doar 1 kilowatt. Însă alte experimente au sugerat că, cu ajutorul tipului nostru de plasmă, putem să creștem cu adevărat puterea și să facem asta cu un motor cu ioni, practic principalul lucru este că atunci când depășiți câțiva kilowati, trebuie să aveți un grup de propulsoarele.
Aș spune că este într-adevăr zile de început pentru HDLT, dar principalele avantaje sunt durata de viață crescută, simplitatea, scalabilitatea și siguranța. De asemenea, este destul de eficient din punct de vedere al consumului de combustibil, ceea ce este foarte bun.
Fraser: Din punct de vedere al performanței, motoarele cu ioni pot elimina tracțiunea greutății unei bucăți de hârtie, dar o pot face ani și ani și pot construi tracțiune. Vrei să spui că poți pune mai multă forță?
Dr. Charles: În acest moment, motoarele cu ioni sunt cu siguranță cele mai bune din punct de vedere al tracțiunii, pentru kilowati, în acest moment. Și prototipul HDLT, care este doar un concept și sub 1 kilowatt, nu se potrivește cu puterea. Dacă luați exemplul unui motor cu ioni, acesta are de obicei 100 de milioane de newtoni pentru un kilowatt. Vorbim probabil de 3-5 ori mai puțin în acest moment, dar trebuie să vedeți că nu am avut 20 de ani de dezvoltare. Sunt zile de început și cu siguranță putem îmbunătăți tehnologia.
Fraser: Și atunci cum am înțeles acum, Agenția Spațială Europeană a preluat tehnologia și face unele teste interne. Și cum a mers asta pentru ei?
Dr. Charles: Bine, au avut câteva proiecte. Primul lucru este că am avut o subvenție în Australia de la o agenție de finanțare și asta a fost în perioada 2004-2005. Și am proiectat și fabricat primul prototip HDLT, pe care l-am adus la ESA în aprilie trecută și pe care l-am testat timp de o lună. Am avut o finanțare limitată, așa că nu am putut să o testăm mai mult de o lună. Și acest lucru a arătat că toate aspectele propulsorului au funcționat perfect. Dar am testat toate puterile pe care le-am putut și am avut presiuni diferite de gaz, etc. Nu aveam diagnosticul necesar pentru a măsura tracțiunea, așa că nu știam care este impulsul real. Lovitura pe care o avem este ceea ce putem măsura din fasciculul ionic din Australia - încă trebuie făcut. Și se bazează pe acest concept foarte nou de dublu strat, de care trebuia să convingem oamenii. Și ESA a considerat că este cu adevărat interesant, așa că au decis să aibă un studiu independent pentru a valida efectul dublu strat. Este conceptul de bază din spatele propulsorului; mecanismul de accelerare. Deci, acum trebuie să vedem despre ce este vorba.
Ce este un strat dublu? Vă puteți imagina, este ca un râu și, dintr-o dată, albia râului cade, astfel încât se creează o cascadă. Apoi aveți acești ioni care se încadrează în această cascadă și se accelerează și apoi conectați-vă la rachetă cu o viteză mare de evacuare. Deci, stratul dublu este o posibilă scădere în plasmă. Ce este foarte interesant este că în HDLT, nu avem electrozi; plasma decide doar să facă acest lucru, folosind un anumit câmp magnetic, care este o sticlă sau o duză magnetică. Și asta e tot. Deci, este ca și cum ai avea cascada fără a pompa apa. Deci acesta este conceptul de bază.
Deci, ESA a avut acest studiu independent pentru a valida conceptul de dublu strat. Ați văzut cel mai recent comunicat de presă?
Fraser: Da, am.
Dr. Charles: Deci a existat acest ultim studiu realizat de Australia. Avem primul prototip și am demonstrat câteva aspecte; deși, tracțiunea nu a fost încă măsurată într-o cameră de simulare a spațiului. Și ESA a validat și conceptul din spatele propulsorului, care este acest concept cu două straturi. Deci, în acest moment ne aflăm.
Fraser: Deci, pentru ce tipuri de misiuni credeți că ar fi mai bine propulsorul HDLT?
Dr. Charles: Trebuie să fie misiuni pe termen lung, unde sunteți forțați să mergeți încet, dar mult timp. Și are și acest aspect frumos de siguranță. Acesta are potențialul de a fi utilizat pentru circulația spațială echipată. Așadar, este într-adevăr pentru misiuni în spațiu profund sau pentru a merge pe Marte ... lucrurile așa.
Fraser: Văd. Presupun că unul dintre principalele sale avantaje este că are părți mai puțin în mișcare - piese care s-ar putea descompune.
Dr. Charles: Și poate fi extins la putere, ceea ce este de asemenea important. NASA a făcut o simulare a tipului de putere pe care ar trebui să-l trimiteți pe oameni pe Marte și se află în gama de megawati. Deci va trebui să ai puterea. Va trebui să fii capabil să mărești și propulsoarele. Ei trebuie să poată opera cu putere mare pentru a face treaba. Ceea ce a făcut NASA este să arate că, dacă puteți avea un propulsor de plasmă sau o rachetă cu plasmă, puteți reduce timpul pentru a merge pe Marte, deoarece dacă utilizați tehnologia cu plasmă, puteți utiliza traiectorii geodezice. Dacă utilizați propulsie chimică, veți avea mai mult ca o traiectorie balistică. Astfel, puteți reduce de exemplu călătoria în timp către Marte.
Fraser: Deci care sunt următorii pași pentru cercetarea dvs.?
Dr. Charles: Ei bine, facem diverse lucruri în paralel. Încă lucrăm foarte puternic la stratul dublu în sine, deoarece acesta este un tip de fizică foarte drăguț, care are tot felul de alte aplicații pentru aurora sau accelerarea vântului solar, etc. Avem și o nouă cameră de simulare a spațiului aici, la Universitatea Națională Australiană. Și am montat prototipul, care se întoarce din ESA, în camera de simulare spațială. Și vom începe să încercăm să măsurăm echilibrul de tracțiune și alte modalități, probabil din ianuarie 2006. Și s-ar putea să se întâmple alte știri, nu știu. Vom vedea cum merge. Vom depune cu siguranță mult efort în acest subiect. Este foarte fascinant deoarece multe persoane sunt interesate de rezultat.
Informații de propulsor HDLT de la ANU
