Nếu bạn sẽ bay trong không gian, bạn cần một số hệ thống đẩy. Một công nghệ lực đẩy mới được gọi là Helicon Double Layer Thruster có thể còn hiệu quả hơn với nhiên liệu của nó. Tiến sĩ Christine Charles từ Đại học Quốc gia Úc ở Canberra là nhà phát minh.
Nghe cuộc phỏng vấn: Nguyên mẫu Plasma Thruster (5,5 MB)
Hoặc đăng ký Podcast: iverseetoday.com/audio.xml
Fraser: Bạn có thể cho tôi một số nền tảng về công nghệ lực đẩy mà bạn đã phát minh ra không?
Tiến sĩ Christine Charles: Được rồi, bộ đẩy này được gọi là HDLT, viết tắt của Helicon Double Layer Thruster, và nó là một loại ứng dụng đẩy plasma mới vào du hành vũ trụ. Và nền tảng là chuyên môn của chúng tôi về công nghệ plasma, plasma không gian, xử lý plasma để xử lý bề mặt và một loạt các ứng dụng khác.
Fraser: Vì vậy, động cơ yêu thích của cuộc thám hiểm không gian ngày nay là động cơ ion, đã thể hiện hiệu suất khá tốt như một động cơ tiết kiệm nhiên liệu. Làm thế nào để động cơ mà bạn làm việc liên quan đến một động cơ ion? Bạn có thể cung cấp cho mọi người một số bối cảnh?
Tiến sĩ Charles: Vâng, có một số khía cạnh phổ biến và một số khía cạnh rất khác nhau. Vì vậy, đầu tiên động cơ ion đã được phát triển thành công trong quá khứ - tôi không biết - 50 năm hoặc lâu hơn. Nó bây giờ khá phát triển. Nhưng bộ đẩy HD có một số lợi thế thú vị. Đầu tiên, nó không sử dụng bất kỳ điện cực nào. Vì vậy, trong động cơ ion, bạn có một loạt các lưới để tăng tốc ion. Vì vậy, bộ đẩy của chúng tôi không có điện cực, chúng tôi có một loại cơ chế tăng tốc mới mà chúng tôi gọi là Lớp kép. Đây là lý do tại sao chúng tôi gọi nó là HDLT: Helicon Double Layer Thruster. Nó không có điện cực, vì vậy điều đó có nghĩa là nó có tuổi thọ dài vì bạn không có sự ăn mòn điện cực. Và một khía cạnh thứ hai, thực sự quan trọng là nếu bạn nhìn vào các thiết bị như động cơ ion, chúng phát ra các ion. Vì vậy, bạn cần phải có một nguồn electron bên ngoài để vô hiệu hóa các ion này, và điều đó thường được thực hiện bằng cách có một thiết bị thứ hai ở bên cạnh bộ đẩy được gọi là thiết bị catốt rỗng. Trong thực tế, bạn có hai thiết bị trên một động cơ ion. Và thường bởi vì họ sợ rằng những thiết bị cực âm rỗng này có thể thất bại, họ đặt hai trong số chúng để tăng tuổi thọ. Nhưng trong HDLT, chúng ta thực sự phát ra một plasma, trong đó có chứa một chùm ion siêu âm. Vì vậy, chúng ta có chùm ion siêu âm, là nguồn lực đẩy chính khi nó thoát ra khỏi bộ đẩy, nhưng chúng ta cũng có plasma phát ra một lượng điện tử vừa đủ để trung hòa chùm tia. Vì vậy, chúng tôi không cần thiết bị bên ngoài này là bộ trung hòa. Điều đó rất tốt vì nó có thể cung cấp sự an toàn và đơn giản - không có bộ phận chuyển động nào - vì vậy nó làm cho HDLT khá hấp dẫn khi du hành không gian rất sâu; trọn đời. Và một lợi thế khác là bởi vì chúng tôi sử dụng một khái niệm thứ hai gọi là plasma helicon, nên nó là một cách rất hiệu quả để chuyển điện vào các hạt tích điện trong plasma. Điều đó có nghĩa là chúng ta có thể có được các plasma thực sự dày đặc với rất nhiều ion và chúng ta có thể tăng cường sức mạnh. Vì vậy, chúng ta có thể có thể lên tới 100 kilowatt. Điều này đã được thực hiện ở đây trong một nguyên mẫu, bởi vì nguyên mẫu đầu tiên của chúng tôi chỉ là 1 kilowatt. Nhưng các thí nghiệm khác đã gợi ý rằng với loại plasma của chúng tôi, chúng tôi thực sự có thể tăng quy mô sức mạnh và để làm điều đó với động cơ ion, về cơ bản, điều chính là khi bạn vượt lên trên vài kilowatt, bạn phải có một cụm cục đẩy.
Vì vậy, tôi sẽ nói rằng nó thực sự rất sớm cho HDLT, nhưng ưu điểm chính là tăng tuổi thọ, đơn giản, khả năng mở rộng và an toàn. Và nó cũng khá tiết kiệm nhiên liệu, rất tốt.
Fraser: Về hiệu suất, động cơ ion có thể tạo ra lực đẩy của trọng lượng của một mảnh giấy, nhưng chúng có thể làm điều đó trong nhiều năm và nhiều năm và tạo ra lực đẩy. Bạn nói rằng bạn có thể đưa ra lực đẩy mạnh hơn?
Tiến sĩ Charles: Hiện tại, động cơ ion chắc chắn là tốt nhất về lực đẩy, cho kilowatt, tại thời điểm này. Và nguyên mẫu HDLT, chỉ là một khái niệm và dưới 1 kilowatt, nó không phù hợp với lực đẩy. Nếu bạn lấy ví dụ về động cơ ion, nó thường có 100 milli newton cho một kilowatt. Chúng tôi có thể nói chuyện ít hơn 3-5 lần vào lúc này, nhưng bạn phải thấy rằng chúng tôi đã có 20 năm phát triển. Nó sớm ngày đầu, và chúng tôi chắc chắn có thể cải thiện công nghệ.
Fraser: Và như tôi hiểu bây giờ, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đã chọn công nghệ này và đang thực hiện một số thử nghiệm nội bộ. Và làm thế nào mà lòng đó đã đi cho họ?
Tiến sĩ Charles: Được rồi, họ đã có một vài dự án. Điều đầu tiên là chúng tôi đã nhận được một khoản trợ cấp ở Úc từ một cơ quan tài trợ, và đó là trong giai đoạn 2004-2005. Và chúng tôi đã thiết kế và sản xuất nguyên mẫu HDLT đầu tiên, chúng tôi đã mang đến ESA vào tháng 4 năm ngoái và chúng tôi đã thử nghiệm trong một tháng. Chúng tôi đã có kinh phí hạn chế nên chúng tôi không thể kiểm tra nó trong hơn một tháng. Và điều này cho thấy rằng tất cả các khía cạnh của bộ đẩy hoạt động hoàn hảo. Nhưng chúng tôi đã thử nghiệm tất cả các sức mạnh mà chúng tôi có thể, và chúng tôi có áp lực khí khác nhau, v.v. Chúng tôi đã có chẩn đoán cần thiết để đo lực đẩy, vì vậy chúng tôi đã không biết lực đẩy thực sự là gì. Lực đẩy mà chúng ta có là những gì chúng ta có thể đo được từ chùm ion ở Úc - nó vẫn phải được thực hiện. Và nó dựa trên khái niệm rất mới về lớp kép này mà chúng tôi phải thuyết phục mọi người. Và ESA nghĩ rằng nó thực sự thú vị, vì vậy họ đã quyết định có một nghiên cứu độc lập để xác nhận hiệu ứng hai lớp. Nó có khái niệm cơ bản đằng sau bộ đẩy; cơ chế tăng tốc. Vì vậy, bây giờ chúng tôi thực sự phải xem những gì này là về.
Một lớp kép là gì? Bạn có thể tưởng tượng, nó giống như một dòng sông và đột nhiên lòng sông rơi xuống để tạo ra một thác nước. Sau đó, bạn có những ion rơi xuống thác nước này, và được tăng tốc và sau đó được kết nối với tên lửa với vận tốc khí thải lớn. Vì vậy, lớp kép là một giọt tiềm năng trong huyết tương. Điều rất thú vị là trong HDLT, chúng tôi không có bất kỳ điện cực nào; plasma chỉ quyết định làm điều này, bằng cách sử dụng một từ trường nhất định, đó là một chai từ tính hoặc vòi phun. Và đó là tất cả. Vì vậy, nó giống như thác nước mà không cần bơm nước qua. Vì vậy, đây là khái niệm cơ bản.
Vì vậy ESA đã có nghiên cứu độc lập này để xác nhận khái niệm về lớp kép. Bạn đã thấy thông cáo báo chí mới nhất?
Fraser: Vâng, tôi có.
Tiến sĩ Charles: Vì vậy, có nghiên cứu mới nhất của Úc. Chúng tôi có nguyên mẫu đầu tiên, và chúng tôi đã chứng minh một số khía cạnh; Mặc dù vậy, lực đẩy đã được đo trong buồng mô phỏng không gian. Và ESA cũng đã xác nhận khái niệm đằng sau bộ đẩy, đó là khái niệm hai lớp. Vì vậy, đó là nơi mà chúng tôi hiện tại.
Fraser: Vậy bạn nghĩ loại nhiệm vụ nào của HDLT sẽ tốt hơn?
Tiến sĩ Charles: Nó phải dành cho những nhiệm vụ thực sự dài hạn, nơi bạn có thể buộc phải đi chậm, nhưng trong một thời gian dài. Và nó cũng có khía cạnh an toàn tốt đẹp này. Nó có tiềm năng được sử dụng cho các chuyến bay vũ trụ có người lái. Vì vậy, nó thực sự cho các nhiệm vụ không gian sâu, hoặc đi đến Mars Mars những thứ như thế.
Fraser: Tôi hiểu rồi. Tôi đoán một trong những ưu điểm chính của nó ở đây là nó có ít bộ phận chuyển động hơn - những bộ phận có thể bị hỏng.
Tiến sĩ Charles: Và nó có thể được tăng cường sức mạnh, điều này cũng quan trọng. NASA đã thực hiện một mô phỏng về loại sức mạnh mà bạn sẽ cần để đưa con người lên Sao Hỏa, và nó trong phạm vi megawatt. Vì vậy, bạn sẽ phải có sức mạnh. Bạn cần phải có khả năng mở rộng quy mô của mình. Họ cần có khả năng hoạt động dưới quyền lực lớn để thực hiện công việc. Những gì NASA đã làm là cho thấy rằng nếu bạn có thể có một máy đẩy plasma thích hợp, hoặc tên lửa plasma, bạn có thể cắt giảm thời gian để lên Sao Hỏa bởi vì nếu bạn sử dụng công nghệ plasma, bạn có thể sử dụng quỹ đạo trắc địa. Nếu bạn sử dụng lực đẩy hóa học, bạn sẽ giống như một quỹ đạo đạn đạo. Vì vậy, bạn có thể cắt giảm thời gian du hành đến sao Hỏa chẳng hạn.
Fraser: Vậy các bước tiếp theo cho nghiên cứu của bạn là gì?
Tiến sĩ Charles: Chà, chúng tôi làm song song nhiều việc khác nhau. Chúng tôi vẫn đang làm việc rất mạnh mẽ trên chính lớp kép vì đây là một loại vật lý rất đẹp có tất cả các loại ứng dụng khác cho cực quang, hay gia tốc gió mặt trời, v.v. Chúng tôi cũng có một buồng mô phỏng không gian mới ở đây tại Đại học Quốc gia Úc. Và chúng tôi đã gắn nguyên mẫu, trở lại từ ESA, vào buồng mô phỏng không gian đó. Và chúng tôi sẽ bắt đầu thử đo cân bằng lực đẩy và những cách khác, có lẽ từ tháng 1 năm 2006. Và có thể có những tin tức khác xảy ra, tôi không biết. Chúng tôi sẽ thấy nó đi như thế nào. Chúng tôi chắc chắn sẽ nỗ lực rất nhiều cho chủ đề này. Nó rất hấp dẫn bởi vì nhiều người quan tâm đến kết quả.
Thông tin về HDLT Thruster từ ANU
