Двухслойное подруливающее устройство Helicon - Helicon double-layer thruster

В двухслойный геликон - прототип силовой установки космического корабля. Его создал австралийский ученый. Доктор Кристин Чарльз, основанный на технологии, изобретенной Профессор Род Босуэлл, оба Австралийский национальный университет.

Дизайн был проверен ЕКА, который участвует в его разработке.

Теория Операции

Двухслойный геликонный двигатель малой тяги (HDLT) представляет собой тип плазменный двигатель, который выбрасывает с высокой скоростью ионизированный газ для обеспечения толкать к космический корабль. В этой конструкции двигателя газ нагнетается в трубчатую камеру ( источник трубки) с одним открытым концом. Радиочастота Мощность переменного тока (при 13,56 МГц в конструкции прототипа) соединяется в специальную форму антенна обернутый вокруг камеры. В электромагнитная волна испускаемый антенной вызывает разрушение газа и образование плазмы. Затем антенна возбуждает геликон волна в плазме, которая дополнительно нагревает плазму.

Устройство имеет примерно постоянный магнитное поле в трубке источника (поставляется соленоиды в прототипе), но магнитное поле расходится и быстро уменьшается по величине вдали от области источника, и его можно рассматривать как своего рода магнитное поле. сопло. В процессе эксплуатации существует резкая граница между плазмой высокой плотности внутри области источника и плазмой низкой плотности в выхлопе, что связано с резким изменением электрического потенциала. Свойства плазмы быстро изменяются на этой границе, которая известна как бестоковый электрический двухслойный. Электрический потенциал внутри области источника намного выше, чем в выхлопе, и это служит как для удержания большей части электронов, так и для ускорения ионы вдали от исходного региона. Достаточное количество электронов покидает область источника, чтобы гарантировать, что плазма в выхлопе в целом нейтральна. Как и большинство ионных силовых установок, HDLT представляет собой двигатель малой тяги с высоким удельным импульсом (Isp).

Прототип двигателя малой тяги диаметром 15 см, работающий в режиме слабого магнитного поля, прошел первые испытания тяги в 2010 году, однако для правильного расчета общей тяги потребуется более полный метод испытаний.[1] В настоящее время последний прототип двигателя проходит испытания на космическом симуляторе Wombat XL, расположенном в Австралийском национальном университете (ANU). Обсерватория на горе Стромло.[2][3]

HDLT имеет два основных преимущества перед большинством других ионный двигатель конструкции; Во-первых, он создает ускоряющее электрическое поле, не вставляя в плазму ненадежные компоненты, такие как высоковольтные решетки (единственный компонент, обращенный к плазме, - это прочный плазменный сосуд). Во-вторых, нейтрализатор не требуется, поскольку испускается равное количество электронов и (однозарядных) положительных ионов. Таким образом, без движущихся механических частей и подверженности эрозии, доктор Чарльз объясняет: «Пока вы обеспечиваете мощность и топливо, вы можете жить вечно».[2]

Приложения

Основное применение этой конструкции подруливающего устройства предназначено для длительного использования спутниковой станции. ЛЕО к GEO переводы на орбиту и приложения в дальний космос. Хотя типичный дизайн может обеспечить 50-летний срок службы,[нужна цитата ] или экономия 1000 фунтов (≈454 кг) стартового веса для больших спутники, этот тип двигателя также может значительно сократить продолжительность межпланетных космических путешествий.[4] Например, поездку на Марс можно было бы сократить до 3 месяцев вместо 8-9 месяцев с использованием обычных химических ракет.[5][6][неудачная проверка ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дж. Линг; M D West; Т. Лафлер; C Чарльз; Р. В. Босуэлл (2010). «Измерения тяги в режиме низкой плотности магнитного поля в двухслойном двигателе« геликон ». Журнал физики D: Прикладная физика. IOP Publishing. 43 (30). Bibcode:2010JPhD ... 43D5203L. Дои:10.1088/0022-3727/43/30/305203.
  2. ^ а б «Испытательный полигон для плазменной банки к звездам». Исследования. 11 марта 2014 г.. Получено 19 июля, 2016.
  3. ^ "Wombat пробует электрические ракеты". Истории австралийской науки. 16 мая 2014 г.. Получено 19 июля, 2016.
  4. ^ «Приложения HDLT». Лаборатория плазменных исследований. Архивировано из оригинал 2 марта 2011 г.. Получено 19 июля, 2016.
  5. ^ Тарантола, Эндрю (13 июня 2012 г.). "Австралия строит ионный двигатель на мочу". Gizmodo. Получено 19 июля, 2016.
  6. ^ "Сколько времени займет поездка на Марс?". Получено 19 июля, 2016.

Источники