Tín dụng hình ảnh: NASA
NASA đã thử nghiệm một động cơ ion công suất cao mới có thể giúp tàu vũ trụ trong tương lai có lực đẩy mạnh hơn đáng kể để thực hiện khám phá hệ mặt trời. Một động cơ như thế này có thể sẽ cung cấp năng lượng cho đầu dò JIMO cho phép nó đi vào và ra khỏi quỹ đạo xung quanh một số mặt trăng của Sao Mộc và lập bản đồ rất chi tiết.
Dự án Prometheus của NASA gần đây đã đạt được một cột mốc quan trọng với thử nghiệm thành công đầu tiên về một động cơ có thể dẫn đến khả năng đẩy mang tính cách mạng cho các nhiệm vụ thám hiểm không gian trên khắp hệ mặt trời và hơn thế nữa.
Cuộc thử nghiệm bao gồm một động cơ ion Động cơ điện cao cấp (HiPEP). Sự kiện này đánh dấu lần đầu tiên trong một loạt các thử nghiệm hiệu suất để chứng minh lực đẩy mới với tốc độ cao và công suất cao cần thiết để sử dụng trong các ứng dụng động cơ điện hạt nhân (NEP).
Thử nghiệm ban đầu đã diễn ra vô cùng tốt, tiến sĩ John Foster, nhà nghiên cứu chính của động cơ ion HiPEP tại Trung tâm nghiên cứu NASA Glenn (GRC), Cleveland cho biết. Thử nghiệm liên quan đến máy đẩy ion vi sóng lớn nhất từng được chế tạo. Việc sử dụng lò vi sóng để ion hóa sẽ cho phép các máy đẩy có tuổi thọ rất cao để thăm dò vũ trụ, ông nói.
Thử nghiệm được tiến hành trong buồng chân không tại GRC. Động cơ ion HiPEP được vận hành ở mức năng lượng lên tới 12 kilowatt và trên một phạm vi vận tốc khí thải tương đương từ 60.000 đến 80.000 mét mỗi giây. Bộ đẩy đang được thiết kế để cung cấp thời gian sử dụng từ bảy đến mười năm với hiệu suất nhiên liệu cao với xung lực cụ thể hơn 6.000 giây; một thước đo về lực đẩy được tạo ra cho mỗi pound nhiên liệu. Đây là một sự tương phản với các động cơ chính của tàu con thoi, có xung lực cụ thể là 460 giây.
Bộ đẩy HiPEP hoạt động bằng cách ion hóa khí xenon bằng lò vi sóng. Ở phía sau động cơ là một cặp lưới kim loại hình chữ nhật được tích điện 6.000 volt. Lực của điện trường này tạo ra lực kéo tĩnh điện mạnh lên các ion xenon, tăng tốc chúng và tạo ra lực đẩy đẩy tàu vũ trụ. Hình dạng hình chữ nhật, xuất phát từ các máy đẩy ion hình trụ được sử dụng trước đây, được thiết kế để cho phép tăng công suất động cơ và hiệu suất bằng cách kéo dài động cơ. Việc sử dụng lò vi sóng sẽ cung cấp tuổi thọ và khả năng sản xuất ion lâu hơn nhiều so với các công nghệ tiên tiến nhất hiện nay.
Lớp máy đẩy NEP mới này sẽ mang lại lợi thế hiệu suất đáng kể so với động cơ ion bay trên Deep Space 1 vào năm 1999. Những cải tiến tổng thể bao gồm hệ số công suất từ 10 trở lên; một yếu tố của hai đến ba trong hiệu quả nhiên liệu; một hệ số bốn đến năm trong điện áp lưới; một yếu tố của năm đến tám trong cuộc đời đẩy; và cải thiện 30 phần trăm trong hiệu quả đẩy tổng thể. Các kỹ sư của GRC sẽ tiếp tục thử nghiệm và phát triển mô hình máy đẩy đặc biệt này, đỉnh cao là các thử nghiệm hiệu suất ở mức công suất tối đa 25 kilowatt.
Thử nghiệm này cho thấy một bước nhảy vọt trong việc chứng minh tiềm năng của các công nghệ ion tiên tiến, có thể thúc đẩy các sứ mệnh thám hiểm không gian hàng đầu trong toàn hệ mặt trời và hơn thế nữa, ông Alan Newhouse, Giám đốc Dự án Prometheus cho biết. Tiết Chúng tôi khen ngợi công việc của Glenn và các Trung tâm NASA khác hỗ trợ chương trình đầy tham vọng này.
HiPEP là một trong một số công nghệ đẩy ứng cử viên đang được Project Prometheus nghiên cứu để có thể sử dụng cho nhiệm vụ bay đầu tiên được đề xuất, Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO). Được cung cấp bởi một lò phản ứng hạt nhân nhỏ, các máy đẩy điện sẽ đẩy tàu vũ trụ JIMO khi nó tiến hành quan sát tầm gần của Sao Mộc ba mặt trăng băng giá, Ganymede, Callisto và Europa. Ba mặt trăng có thể chứa nước, và nơi nào có nước, ở đó có khả năng có sự sống.
Việc phát triển động cơ ion HiPEP đang được thực hiện bởi một nhóm các kỹ sư từ GRC; Hàng không, Redmond, Rửa.; Thiết bị động điện tử Boeing, Torrance, Calif.; Viện hàng không vũ trụ Ohio, Cleveland; Đại học Michigan, Ann Arbor, Mich.; Đại học bang Colorado, Fort Collins, Colo.; và Đại học Wisconsin, Madison, Wis.
Một bức ảnh chất lượng in của động cơ ion HiPEP có tại:
http://www.grc.nasa.gov/WWW/PAO/pressrel/2003/03-079addm.html
Để biết thông tin về NASA trên Internet, hãy truy cập:
http://www.nasa.gov
Để biết thêm thông tin về Trung tâm nghiên cứu NASA Glenn, hãy truy cập:
http://www.grc.nasa.gov
Để biết thêm thông tin về Dự án Prometheus trên Internet, hãy truy cập:
http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm
Thông tin về JIMO có sẵn trên Internet tại:
http://spacescience.nasa.gov/missions/JIMO.pdf
Nguồn gốc: NASA News Release
