Новый ионный двигатель НАСА - светит, толкает и записывает

1. Ионный мотор Х3 - светится голубой, газоподобной газовой плитой, светом. Это удивительно эффективно....
2. Х3, или сила трех

Ионный мотор Х3 - светится голубой, газоподобной газовой плитой, светом. Это удивительно эффективно. И у этого есть фундаментальный недостаток, который только что был частично устранен.

Двигатель X3, созданный учеными НАСА из Мичиганского университета, прошел дальнейшие испытания и вновь побил ранее установленные рекорды. Исследователи надеются, что этот прорыв принесет визит Землян на Красную планету.

Ионный двигатель стал не только любимым толчком космического корабля из фантастических романов и фильмов, но и - как мы читаем - на веб-сайте НАСА его также выбирают инженеры и ученые, работающие в Агентстве. Что делает этот тип привода таким желательным, так это его технические параметры. В то же время они являются его ахиллесовой пятой, над которой он пытается устранить двигатель X3, над которым работают ученые из Мичиганского университета.

Он долго работает, медленно двигается

Ракетно-химические двигатели, такие как космонавты в космосе, имеют относительно низкий КПД (35%). Они обеспечивают огромную мощность, но это происходит в очень короткие сроки. Например, три основных двигателя RS-25, которые доставляют американские шаттлы на орбиту, работали только 8,5 минут, и каждый имел силу тяги, равную 2279 кН (в вакууме) и весил около 3,5 тонн.

Этот ионный двигатель весит всего 8 кг, имеет диаметр 40 см и способен развивать скорость космического корабля до 110 000 км / ч. (фото: НАСА)

Ионные двигатели являются противоположностью ракетным химическим двигателям. Благодаря 90% эффективности использования топлива они могут работать в космосе в течение десятков дней, и им требуется относительно мало топлива для их работы. По этой причине в течение многих лет они использовались для управления спутниками, которые держат их в правильном положении относительно Земли, и в космических исследованиях они служат главным двигателем.

Недостатком ионных двигателей является их низкая тяга. Что касается двигателей, установленных на спутниках, следует даже сказать, что он очень маленький, так как он составляет всего 0,5 ньютона. НАСА в своем описании ионных двигателей сравнивает его с силой, с которой он давит десять 25-сантиметровых гранул, которые весят в общей сложности около 50 граммов. Ударяя с такой же силой, нам удается удержать лист бумаги на стене, но не пробиться сквозь атмосферу Земли и взлететь.

Небольшая струна также означает, что космические аппараты на ионной энергии медленно ускоряются ( что ты скажешь за 10 000 часов? ), но их максимальная скорость впечатляет: 90000 м / с против 8000 м / с, чего могли достичь американские челноки.

Ионный электростатический двигатель с тягой 92 мН был использован в качестве основного драйвера зонда, запущенного в 1998 году Deep Space 1 , Во время двухлетней миссии он проработал 16 246 часов и использовал всего 72,12 кг топлива! Это показывает не только эффективность этого привода, но и означает, что в космос нужно брать меньше килограммов.

Это прототип двигателя NEXT (фото NASA)

По оценкам НАСА, новейшие ионные двигатели, такие как гораздо более эффективный двигатель эволюционного ксенонового двигателя НАСА ( СЛЕДУЮЩИЙ ), в 10-12 раз эффективнее химических приводов. Прототип двигателя NEXT, который имел тягу 236 мН, проработал более 43000 часов и за это время использовал 770 кг ксенона.

Х3, или сила трех

Однако X3 отличается от всех существующих ионных двигателей. Исследователи из Мичиганского университета с помощью НАСА и ВВС США построили двигатель Холла на «стероидах». Это разновидность ионного двигателя, в котором ионы ксенона ускоряются электрическим полем. Следующее видео рассказывает о том, как работает двигатель.

Я написал, что это был ионный двигатель "на стероидах" по причине. Исследователи пришли к выводу, что, поскольку накопители, которые летали в космос на зондах Deep Space или Down (2 двигателя весом 8,9 кг с максимальной тягой 91 мН), слишком малы, их необходимо расширять. Вот как был сделан X3 - намного больше, чем предыдущие ионные двигатели. Однако, чтобы минимизировать его размеры - это почти метр в диаметре и весит 227 кг - инженеры решили создать один канал, из которого выбрасывается струна, генерирующая плазму, заменить на три. Это позволило получить большую строку, без увеличение диаметра двигателя ,

Вакуумная камера, в которой был испытан двигатель X3. Его опорожнение с воздуха продолжалось 20 дней. (фото: НАСА)

Во время последних испытаний, которые проходили в вакуумной камере НАСА в исследовательском центре Гленна X3 побил три рекорда, которыми могут похвастаться ионные двигатели. Он достиг максимальной тяги в 5,4 Ньютона - ранее она была 3,3 Н. Ток, протекающий через двигатель со 112 до 250 ампер, также удвоился. Мощность, потребляемая X3, также была немного увеличена: с 98 кВт до 102 кВт.

Двигатель Х3 работает при 50 кВт. (фото: НАСА)

По сравнению с «двигателями» космических зондов, это гигантское улучшение, но, как сказал руководитель проекта Алек Галлимор в интервью порталу Space.com этого все еще недостаточно: «Что нам нужно для исследования космоса человеком, так это система, которая сможет обрабатывать около 500 кВт, миллион или более». Химические приводы могут обрабатывать миллионы киловатт энергии, тогда как существующие электродвигатели достигают только 3-4 киловатта ", сказал Галлимор.

В любом случае, изменение тяги с 90 миллионьютонов до более чем 5 ньютонов означает несколько десятков ускорений на пути к Марсу.

источник , открывающее фото: Dawn Probe (НАСА)

Новый ионный двигатель НАСА - светит, толкает и записывает

4,8 (96,67%) 6 голосов

Что вы искали?

Похожие

Комментарии