Ένα βήμα πιο κοντά σε βαθύτερες εξερευνήσεις στο διάστημα – Βελτιωμένη απόδοση των προωθητών πλάσματος

[et_pb_section fb_built=”1″ admin_label=”section” _builder_version=”4.16″ global_colors_info=”{}”][et_pb_row admin_label=”row” _builder_version=”4.16″position background_size=”initial” ” global_colors_info=”{}”][et_pb_column type=”4_4″ _builder_version=”4.16″ custom_padding=”|||” global_colors_info=”{}” custom_padding__hover=”|||”][et_pb_text admin_label=”Text” _builder_version=”4.16″ background_size=”initial” background_position=”top_left” background_repeat=”repeat” global_colors_info

Ένας ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Tohoku έκανε σημαντικές βελτιώσεις σε έναν προωθητήρα πλάσματος υψηλής ισχύος χωρίς ηλεκτρόδια, φέρνοντάς μας πιο κοντά στην εξερεύνηση του διαστήματος σε βάθος.

Ο προωθητήρας πλάσματος RF με μαγνητικό ακροφύσιο λειτουργούσε σε θάλαμο κενού Mega hpt στο Πανεπιστήμιο Tohoku. Πίστωση: Kazunori Takahashi

Αυτές οι εξελίξεις στην τεχνολογία ηλεκτρικής πρόωσης έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στη διαστημική βιομηχανία με τον ίδιο τρόπο που οι καινοτομίες στις επίγειες μεταφορές, όπως τα αυτοκίνητα, τα τρένα και τα αεροσκάφη, έχουν μεταμορφώσει τις αντίστοιχες βιομηχανίες τους.

Η ηλεκτρική πρόωση είναι μια τεχνική που χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικά πεδία για την επιτάχυνση ενός προωθητικού και τη δημιουργία ώσης που προωθεί ένα διαστημόπλοιο. Οι διαστημικές υπηρεσίες έχουν πρωτοπορήσει στην τεχνολογία ηλεκτρικής πρόωσης ως το μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος.

Ήδη, αρκετές διαστημικές αποστολές έχουν ολοκληρωθεί με επιτυχία χρησιμοποιώντας ηλεκτρικές συσκευές πρόωσης, όπως προωθητήρες ιόντων με πλέγμα και προωθητήρες Hall. Η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε ενέργεια ώθησης όταν το προωθητικό ιονίζεται, δηλαδή, γίνεται πλάσμα, και επιταχύνεται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Ωστόσο, τα ηλεκτρόδια που είναι απαραίτητα για αυτές τις συσκευές περιορίζουν τη διάρκεια ζωής τους, καθώς εκτίθενται και καταστρέφονται από το πλάσμα, ειδικά σε υψηλό επίπεδο ισχύος.

Για να παρακάμψουν αυτό, οι επιστήμονες έχουν στραφεί σε προωθητήρες πλάσματος χωρίς ηλεκτρόδια. Μια τέτοια τεχνολογία αξιοποιεί τη ραδιοσυχνότητα (rf) για την παραγωγή πλάσματος. Μια κεραία εκπέμπει ραδιοκύματα σε έναν κυλινδρικό θάλαμο για να δημιουργήσει πλάσμα, όπου ένα μαγνητικό ακροφύσιο διοχετεύει και επιταχύνει το πλάσμα για να δημιουργήσει ώθηση. Οι προωθητήρες πλάσματος MN rf, ή προωθητήρες ελικόνας όπως είναι μερικές φορές γνωστοί, προσφέρουν απλότητα, λειτουργική ευελιξία και δυνητικά υψηλό λόγο ώσης προς ισχύ.

Ωστόσο, η ανάπτυξη προωθητήρων πλάσματος MN RF έχει παρεμποδιστεί από την απόδοση μετατροπής της ισχύος RF σε ενέργεια ώθησης. Τα πρώτα πειράματα οδήγησαν σε μονοψήφιους ρυθμούς μετατροπής, αλλά πιο πρόσφατες μελέτες έχουν καταλήξει σε ένα μέτριο αποτέλεσμα της τάξης του 20%.

Σε μια πρόσφατη μελέτη, ο καθηγητής Kazunori Takahashi, από το Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Tohoku, πέτυχε απόδοση μετατροπής 30%.

Ενώ οι ώριμες συσκευές ηλεκτρικής πρόωσης χρησιμοποιούν συχνά αέριο ξένον, το οποίο είναι ακριβό και δύσκολο να παρασχεθεί σε επαρκείς ποσότητες, η τρέχουσα απόδοση 30% επιτεύχθηκε με προωθητικό αργόν. Αυτό δείχνει ότι ένας προωθητήρας πλάσματος MN RF θα μείωνε το κόστος και το φορτίο πόρων από τη Γη.

«Η εφαρμογή ενός μαγνητικού πεδίου τύπου ακμής ανέστειλε την απώλεια ενέργειας που γενικά συμβαίνει στο τοίχωμα της πηγής πλάσματος», δήλωσε ο Takahashi. «Η σημαντική ανακάλυψη ανοίγει την πόρτα στην πρόοδο της τεχνολογίας μεταφοράς υψηλής ισχύος στο διάστημα».

Αναφορά: «Τριάντα τοις εκατό απόδοση μετατροπής από ισχύ ραδιοσυχνοτήτων σε ενέργεια ώθησης σε προωθητήρα πλάσματος με μαγνητικό ακροφύσιο» από τον Kazunori Takahashi, 10 Νοεμβρίου 2022, Επιστημονικές Εκθέσεις.
DOI: 10.1038/s41598-022-22789-7

Πηγή: Ένα βήμα πιο κοντά σε βαθύτερες εξερευνήσεις στο διάστημα – Βελτιωμένη απόδοση των προωθητών πλάσματος

[/ et_pb_text] [/ et_pb_column] [/ et_pb_row] [/ et_pb_section]