Lò phản ứng Helicon đang hoạt động. Tín dụng hình ảnh: ESA Bấm để phóng to
ESA đã xác nhận nguyên tắc của một máy đẩy không gian mới mà cuối cùng có thể tạo ra lực đẩy mạnh hơn nhiều so với các kỹ thuật đẩy điện hiện nay. Khái niệm này là một ý tưởng khéo léo, lấy cảm hứng từ cực quang phía bắc và phía nam, ánh sáng trên bầu trời báo hiệu sự gia tăng hoạt động của mặt trời.
? Về cơ bản khái niệm khai thác một hiện tượng tự nhiên mà chúng ta thấy đang diễn ra trong không gian ,? Tiến sĩ Roger Walker thuộc Nhóm khái niệm nâng cao của ESA nói. Khi mà gió mặt trời, một? Plasma? khí điện khí do Mặt trời giải phóng, va vào từ trường của Trái đất, nó tạo ra một ranh giới bao gồm hai lớp plasma. Mỗi lớp có các tính chất điện khác nhau và điều này có thể tăng tốc một số hạt của gió mặt trời qua ranh giới, khiến chúng va chạm với bầu khí quyển của Trái đất và tạo ra cực quang.
Về bản chất, một lớp kép plasma là tương đương tĩnh điện của một thác nước. Giống như các phân tử nước lấy năng lượng khi chúng rơi vào giữa hai độ cao khác nhau, vì vậy các hạt tích điện sẽ lấy năng lượng khi chúng đi qua các lớp có tính chất điện khác nhau.
Các nhà nghiên cứu Christine Charles và Rod Boswell tại Đại học Quốc gia Úc ở Canberra, lần đầu tiên tạo ra các lớp kép plasma trong phòng thí nghiệm của họ vào năm 2003 và nhận ra tính chất tăng tốc của chúng có thể cho phép các máy phóng tàu vũ trụ mới. Điều này đã khiến nhóm phát triển một nguyên mẫu có tên là Helicon Double Layer Thruster.
Nghiên cứu ESA mới, được thực hiện như một phần của chương trình nghiên cứu học thuật Ariadna của ESA kết hợp với Ecole Polytechnique, Paris, xác nhận các phát hiện của Úc bằng cách cho thấy trong điều kiện được kiểm soát cẩn thận, lớp kép có thể được hình thành và duy trì ổn định, cho phép tăng tốc liên tục của các hạt tích điện trong một chùm. Nghiên cứu cũng xác nhận rằng các lớp kép ổn định có thể được tạo ra với các hỗn hợp khí nhiên liệu khác nhau.
? Sự hợp tác đã hoàn toàn xuất sắc ,? Tiến sĩ Pascal Chabert, thuộc tổ chức Labouratoire de Physique et Technologie des Plasmas, Ecole Polytechnique nói. ? Đó là một khởi đầu thực sự đối với tôi và đã cho tôi rất nhiều ý tưởng mới về các khái niệm đẩy plasma để điều tra với Nhóm Khái niệm nâng cao. Hướng đi mới cho phòng thí nghiệm của chúng tôi đã dẫn đến một bằng sáng chế về một thiết bị đẩy điện mới đầy hứa hẹn có tên là Thruster Plasma Electronegative.?
Để tạo ra lớp kép, Chabert và các đồng nghiệp đã tạo ra một ống rỗng xung quanh được gắn ăng-ten radio. Khí argon được bơm liên tục vào ống và ăng ten truyền sóng vô tuyến helicoidal 13 megahertz. Điều này làm ion hóa argon tạo ra plasma. Một từ trường phân kỳ ở cuối ống sau đó buộc plasma rời khỏi ống để mở rộng. Điều này cho phép hai plasma khác nhau được hình thành, ngược dòng trong ống và hạ lưu, và do đó, lớp kép được tạo ra tại ranh giới của chúng. Điều này đã tăng tốc plasma argon từ ống thành chùm siêu âm, tạo lực đẩy.
Các tính toán cho thấy một máy đẩy hai lớp xoắn ốc sẽ chiếm không gian nhiều hơn một chút so với máy đẩy điện chính trong nhiệm vụ SMART-1 của ESA, nhưng nó có khả năng cung cấp lực đẩy mạnh hơn gấp nhiều lần với công suất cao hơn tới 100 kW trong khi cho tương tự tiết kiệm nhiên liệu.
Trong các bước tiếp theo, ESA sẽ xây dựng một mô phỏng máy tính chi tiết của plasma trong và xung quanh máy đẩy và sử dụng các kết quả trong phòng thí nghiệm để xác minh độ chính xác của nó, để có thể đánh giá đầy đủ hiệu suất trong không gian và các máy đẩy thử nghiệm công suất cao lớn hơn điều tra trong tương lai.
Nguồn gốc: Cổng thông tin ESA
