Jei ketinate skristi kosmose, jums reikia tam tikros varomosios sistemos. Nauja derinimo technologija, vadinama „Helicon Double Layer Thruster“, gali būti dar efektyvesnė degalais. Išradėja yra dr. Christine Charles iš Australijos nacionalinio universiteto Kanberoje.
Klausykite interviu: Plazminio variklio prototipas (5,5 MB)
Arba užsiprenumeruokite „Podcast“: universetoday.com/audio.xml
Fraseris: Ar galėtumėte man suteikti šiek tiek informacijos apie jūsų sugalvotą traukos technologiją?
Dr Christine Charles: Gerai, kad šis žaibolaidis vadinamas HDLT, reiškiančiu „Helicon Double Layer Thruster“, ir tai yra naujo tipo plazminio žadintuvo pritaikymas kelionėms į kosmosą. Pagrindiniai faktai yra mūsų patirtis plazmos technologijų, kosminės plazmos, paviršiaus apdorojimo plazmos srityje ir daugybės kitų pritaikymų srityse.
„Fraser“: Taigi, šių dienų mėgstamiausias kosmoso tyrinėjimo variklis yra jonų variklis, kuris demonstravo gana geras degalus taupančio variklio savybes. Kaip variklis, kurį dirbate, yra susijęs su jonų varikliu? Ar galite pateikti žmonėms tam tikrą kontekstą?
Dr Charlesas: Taip, yra keletas bendrų aspektų ir keletas labai skirtingų aspektų. Taigi, pirmiausia jonų variklis buvo sėkmingai sukurtas praeityje - nežinau - maždaug 50 metų. Dabar jis gana gerai išvystytas. Tačiau HD variklis turi keletą įdomių pranašumų. Pirma, jis nenaudoja jokių elektrodų. Taigi jonų variklyje turite tinklelių seriją, kad jonai paspartėtų. Taigi mūsų variklyje nėra elektrodų, mes turime naujo tipo pagreičio mechanizmą, kurį mes vadiname dvigubu sluoksniu. Štai kodėl mes tai vadiname HDLT: „Helicon Double Layer Thruster“. Jame nėra elektrodų, taigi jis tarnauja ilgai, nes neturite elektrodų erozijos. Ir antras, tikrai svarbus aspektas yra tai, jei žiūrite į tokius prietaisus kaip jonų varikliai, jie skleidžia jonus. Taigi, norint neutralizuoti šiuos jonus, jūs turite turėti išorinį elektronų šaltinį. Paprastai tai daroma turint antrą prietaisą, esantį stūmoklio pusėje, vadinamą tuščiaviduriu katodu. Tiesą sakant, jūs turite du įrenginius jonų variklyje. Ir dažnai bijodami, kad šie tuščiaviduriai katodai gali sugesti, jie padėjo du iš jų, kad padidintų jų eksploatavimo laiką. Bet HDLT iš tikrųjų skleidžia plazmą, kurioje savaime yra viršgarsinio jonų pluoštas. Taigi, mes turime viršgarsinį jonų pluoštą, kuris yra pagrindinis traukos šaltinis, kai jis išeina iš prožektoriaus, tačiau taip pat turime plazmą, kuri skleidžia tik tiek elektronų, kad neutralizuotų pluoštą. Taigi mums nereikia šio išorinio įrenginio, kuris yra neutralizatorius. Tai labai gerai, nes gali užtikrinti saugumą ir paprastumą - nėra judančių dalių - todėl daro HDLT gana patrauklų kelionėms labai giliai į kosmosą; ilgas tarnavimo laikas. Ir dar vienas pranašumas yra tas, kad kadangi mes naudojame antrąją koncepciją, vadinamą spiralės plazma, tai yra labai efektyvus būdas perduoti elektrą plazmoje esančioms įkrautoms dalelėms. Tai reiškia, kad galime gauti išties tankus plazmas, turinčias daug jonų, ir galime padidinti jėgą. Taigi, greičiausiai galime perkelti iki 100 kilovatų. Čia dar nebuvo padarytas prototipas, nes pirmasis mūsų prototipas buvo tik 1 kilovatas. Tačiau kiti eksperimentai parodė, kad naudojant mūsų plazmos tipą, mes galime iš tikrųjų padidinti savo galią, o tam reikia jonų variklio, iš esmės, svarbiausia yra tai, kad kai jūs einate virš kelių kilovatų, turite turėti trauka.
Taigi sakyčiau, kad HDLT yra tikrai ankstyvos dienos, tačiau pagrindiniai pranašumai yra padidėjęs tarnavimo laikas, paprastumas, mastelio keitimas ir saugumas. Tai taip pat yra gana efektyvus kuras, o tai yra labai gerai.
„Fraser“: Kalbant apie našumą, jonų varikliai gali išstumti popieriaus lapo svorio galią, tačiau jie gali tai padaryti metų ir metų bėgyje ir sukurti trauka. Sakote, kad galėtumėte išstumti daugiau jėgų?
Dr Charlesas: Šiuo metu joniniai varikliai yra tikrai geriausi pagal galią, atsižvelgiant į kilovatus. O HDLT prototipas, kuris yra tik koncepcija ir mažesnis nei 1 kilovatas, neatitinka jėgos. Jei imsime joninio variklio pavyzdį, tai paprastai yra 100 milijonų niutonų už vieną kilovatą. Šiuo metu kalbame turbūt 3–5 kartus mažiau, bet jūs turite pastebėti, kad mes neturėjome 20 metų plėtros. Dar anksti, ir mes tikrai galime patobulinti technologijas.
Fraseris: Ir kaip aš dabar suprantu, Europos kosmoso agentūra pasirinko šią technologiją ir atliko keletą vidaus bandymų. Ir kaip jiems tai nutiko?
Dr Charlesas: Gerai, kad jie turėjo keletą projektų. Pirmas dalykas, kad Australijoje mes gavome dotacijas iš finansavimo agentūros, ir tai buvo 2004–2005 m. Mes sukūrėme ir pagaminome pirmąjį HDLT prototipą, kurį praėjusį balandį pristatėme į ESA ir kurį išbandėme mėnesį. Turėjome ribotą finansavimą, todėl negalėjome jo išbandyti ilgiau nei mėnesį. Ir tai parodė, kad visi stūmoklio aspektai veikė nepriekaištingai. Bet mes išbandėme visas įmanomas galias, turėjome skirtingą dujų slėgį ir tt. Neturėjome diagnostikos, kurios reikėjo norint išmatuoti trauką, todėl nežinojome, kokia yra tikroji trauka. Mes turime tai, ką galime išmatuoti iš jonų pluošto Australijoje - tai dar reikia padaryti. Ir tai pagrįsta šia labai nauja dvigubo sluoksnio koncepcija, kuria turėjome įtikinti žmones. Ir ESA manymu, tai buvo tikrai įdomu, todėl jie nusprendė atlikti nepriklausomą tyrimą, kad patvirtintų dvigubo sluoksnio efektą. Tai yra pagrindinė variklio koncepcija; pagreičio mechanizmas. Taigi dabar mes tikrai turime pamatyti, apie ką tai yra.
Kas yra dvigubas sluoksnis? Galite tik įsivaizduoti, kad tai panašu į upę ir staiga upės vaga krinta žemyn, kad susidarytų krioklys. Tada jūs turite šiuos jonus, kurie nukrenta žemyn nuo šio krioklio, pagreitėja ir tada prisijungia prie raketos dideliu išmetimo greičiu. Taigi dvigubas sluoksnis yra galimas plazmos kritimas. Labai įdomu tai, kad HDLT neturime jokių elektrodų; plazma tiesiog nusprendžia tai padaryti, naudodama tam tikrą magnetinį lauką, kuris yra magnetinis butelis ar purkštukas. Ir viskas. Taigi tai panašu į krioklį neįpumpavus vandens. Taigi tai yra pagrindinė sąvoka.
Taigi ESA turėjo šį nepriklausomą tyrimą, kad patvirtintų dvigubo sluoksnio sampratą. Ar matėte naujausią pranešimą spaudai?
Fraseris: Taip, aš turiu.
Dr Charles: Taigi buvo šis naujausias Australijos tyrimas. Turime pirmąjį prototipą ir pademonstravome kai kuriuos aspektus; nors trauka dar nebuvo išmatuota kosmoso modeliavimo kameroje. ESA taip pat patvirtino „prožektoriaus“ koncepciją, kuri yra ši dvigubo sluoksnio koncepcija. Taigi šiuo metu esame čia.
„Fraser“: Taigi, kokioms misijoms, jūsų manymu, HDLT stumtuvas būtų geresnis?
Dr Charlesas: Tai turi būti tikrai ilgalaikėms misijoms, kuriose esate priversti eiti lėtai, bet ilgą laiką. Tai taip pat turi šį gražų saugos aspektą. Jį galima panaudoti skraidant pilotuojamiems kosminiams skrydžiams. Taigi, tai tikrai skirta misijoms kosmose ar kelionėms į Marsą ... panašiai.
Fraseris: Matau. Manau, vienas pagrindinių jos pranašumų yra tas, kad jis turi mažiau judančių dalių - dalių, kurios galėtų sugesti.
Dr Charles: Ir tai gali būti padidinta galia, o tai taip pat svarbu. NASA modeliavo, kokio tipo galią jums reikia siųsti žmonėms į Marsą. Tai yra megavatų diapazonas. Taigi jūs turėsite galią. Turėsite sugebėti išmatuoti ir savo variklius. Jie, norėdami atlikti darbą, turi mokėti dirbti su didele galia. Tai, ką padarė NASA, parodo, kad jei turėtumėte tinkamą plazminį variklį ar plazminę raketą, galite sutrumpinti laiką iki Marso, nes jei naudojate plazmos technologiją, galite naudoti geodezines trajektorijas. Jei naudosite cheminę jėgą, jums tai bus panašiau į balistinę trajektoriją. Taigi galite sumažinti keliones į Marsą, pavyzdžiui.
Fraseris: Taigi kokie yra tolesni jūsų tyrimo žingsniai?
Dr Charles: Na, mes darome įvairius veiksmus lygiagrečiai. Mes vis dar labai stipriai dirbame su pačiu dvigubu sluoksniu, nes tai yra labai maloni fizikos rūšis, turinti visokių kitokių pritaikymų auroje ar saulės vėjo pagreičiui ir pan. Čia taip pat turime naują kosmoso modeliavimo kamerą. Australijos nacionalinis universitetas. Į tą kosmoso modeliavimo kamerą mes įdėjome prototipą, kuris yra atgal nuo ESA. Ir tikriausiai nuo 2006 m. Sausio mėn. Pradėsime matuoti traukos pusiausvyrą ir kitus būdus. Ir gali būti, kad įvyks kitų naujienų, aš nežinau. Pažiūrėsime, kaip viskas vyksta. Mes tikrai įdėsime daug pastangų šiai temai. Tai labai žavi, nes daugybė žmonių domisi rezultatais.
Informacija apie HDLT „Thruster“ iš ANU
