Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL
Một thiết kế động cơ ion mới, đang được xem xét cho nhiệm vụ Tàu quỹ đạo Jupiter Icy Moons của NASA, đã được thử nghiệm thành công. Đây là thử nghiệm hiệu suất đầu tiên của Hệ thống ion Xenon điện hạt nhân, sẽ sử dụng lò phản ứng hạt nhân để tạo ra điện cho động cơ ion tàu vũ trụ - các động cơ ion trước đây, như trên Deep Space 1 và SMART-1 được chạy bằng năng lượng mặt trời. Động cơ mới hoạt động với lực đẩy gấp 10 lần Deep Space 1, và có thể chạy trong 10 năm; đủ thời gian để ghé thăm từng mặt trăng băng giá của Sao Mộc là những ứng cử viên tiềm năng cho cuộc sống.
Một thiết kế động cơ đẩy ion mới, một trong một số công nghệ đẩy ứng viên đang được nghiên cứu bởi NASA Prom Project Prometheus để sử dụng cho nhiệm vụ Jupiter Icy Moons Orbiter được đề xuất, đã được thử nghiệm thành công bởi một nhóm kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, Pasadena, Calif.
Sự kiện này đánh dấu cuộc thử nghiệm hiệu suất đầu tiên của động cơ ion Nucle Electric Xenon Ion System (Nexis) ở các điều kiện vận hành hiệu quả cao, công suất cao và lực đẩy cao cần thiết để sử dụng trong các ứng dụng đẩy điện hạt nhân. Đối với thử nghiệm này, động cơ Nexis được cung cấp năng lượng bằng điện năng thương mại. Các động cơ ion được sử dụng trên tàu vũ trụ Jupiter Icy Moons Orbiter được đề xuất sẽ lấy sức mạnh của chúng từ một lò phản ứng hạt nhân không gian trên tàu. Các động cơ ion, hoặc máy đẩy điện, sẽ thúc đẩy quỹ đạo xung quanh mỗi thế giới băng giá quay quanh Sao Mộc - Ganymede, Callisto và Europa - để tiến hành khám phá rộng rãi, lịch sử và tiềm năng để duy trì sự sống.
Tiến sĩ James Polk, nhà nghiên cứu chính của động cơ ion đang phát triển tại JPL cho biết, ngay trong ngày đầu tiên thử nghiệm hiệu suất, máy đẩy Nexis đã chứng minh một trong những hiệu quả cao nhất của bất kỳ máy đẩy ion xenon nào từng được thử nghiệm.
Cuộc thử nghiệm được tiến hành vào ngày 12 tháng 12, trong cùng một buồng chân không tại JPL, vào đầu năm nay, máy đẩy ion dự phòng chuyến bay Deep Space 1 đã lập kỷ lục độ bền mọi thời gian là 30.352 giờ (gần 3,5 năm) hoạt động liên tục. Động cơ Nexis hoạt động ở mức năng lượng hơn 20 kilowatt, gần gấp 10 lần so với máy đẩy Deep Space 1, cho phép lực đẩy lớn hơn và cuối cùng là vận tốc tàu vũ trụ cao hơn cho một khối lượng tàu vũ trụ nhất định. Nó được thiết kế để xử lý hai tấn nhiên liệu đẩy, gấp 10 lần khả năng của động cơ Deep Space 1 và hoạt động trong 10 năm, gấp hai đến ba lần tuổi thọ của Deep Space 1.
Các thành viên trong nhóm làm việc trên động cơ Nexis cũng giúp phát triển động cơ ion đầu tiên từng bay trong nhiệm vụ Deep Space 1 rất thành công của NASA, trong đó xác nhận 12 công nghệ tiên tiến có rủi ro cao, trong số đó có sử dụng động cơ ion đầu tiên trong không gian.
Tom Randolph, người quản lý chương trình Nexis tại JPL cho biết, bộ đẩy Nexis là một hậu duệ lớn hơn, hiệu suất cao của bộ đẩy Deep Space 1, đạt được tuổi thọ phi thường bằng cách thay thế kim loại, trước đây được sử dụng trong các thành phần chính, bằng vật liệu carbon tiên tiến. . Công cụ cải tiến Kết quả hoạt động mang tính cách mạng từ một quy trình thiết kế mở rộng bao gồm mô phỏng sử dụng các mô hình máy tính chi tiết được phát triển và xác nhận với thử nghiệm vòng đời Deep Space 1 và dữ liệu thử nghiệm thành phần khác.
Không giống như các vụ cháy ngắn, lực đẩy cao của hầu hết các động cơ tên lửa hóa học sử dụng nhiên liệu rắn hoặc lỏng, động cơ ion chỉ phát ra ánh sáng xanh mờ của các nguyên tử xenon điện - cùng loại khí được tìm thấy trong các ống đèn flash ảnh và trong nhiều bóng đèn. Lực đẩy từ động cơ nhẹ nhàng như lực tác động bởi một tờ giấy được giữ trong lòng bàn tay của bạn. Tuy nhiên, trong một quãng đường dài, động cơ có thể cung cấp lực đẩy gấp 20 lần cho mỗi kg nhiên liệu so với tên lửa truyền thống.
Chìa khóa của công nghệ ion là tốc độ khí thải cao. Động cơ ion có thể chạy trên vài trăm gram chất đẩy mỗi ngày, làm cho nó nhẹ. Trọng lượng ít hơn có nghĩa là chi phí thấp hơn để phóng, nhưng một tàu vũ trụ chạy bằng ion có thể đi nhanh hơn và xa hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào khác.
Thử nghiệm này, kết hợp với thử nghiệm gần đây của động cơ ion Động lực điện cao cấp tại Trung tâm nghiên cứu Glenn của NASA, là một ví dụ khác về tiến bộ chúng tôi đang thực hiện để phát triển các công nghệ cần thiết để hỗ trợ các sứ mệnh thám hiểm không gian hàng đầu trong hệ mặt trời và hơn thế nữa , Chuyên cho biết Alan Newhouse, giám đốc, Project Prometheus. Chúng tôi đã thử thách đội của chúng tôi với các mục tiêu hiệu suất khó khăn và họ đang thể hiện khả năng sáng tạo của mình trong việc vượt qua các thách thức kỹ thuật.
Dự án Prometheus của NASA đang đầu tư chiến lược vào năng lượng phân hạch hạt nhân và công nghệ động cơ điện cho phép một lớp nhiệm vụ mới đến Hệ mặt trời bên ngoài, với khả năng vượt xa những khả năng có thể với hệ thống động lực và sức mạnh hiện tại. Nhiệm vụ đầu tiên như vậy đang được nghiên cứu, Jupiter Icy Moon Orbiter sẽ ra mắt trong thập kỷ tới và cung cấp cho NASA các cải tiến đáng kể về khả năng khoa học và viễn thông và các tùy chọn thiết kế nhiệm vụ. Thay vì chỉ tạo ra hàng trăm watt điện như các nhiệm vụ Cassini hay Galileo, sử dụng máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ, Jupiter Icy Moons Orbiter có thể có công suất lên tới hàng chục nghìn watt, làm tăng khả năng trở lại của khoa học.
Việc phát triển động cơ ion Nexis đang được thực hiện bởi một nhóm các kỹ sư từ JPL; Hàng không, Redmond, Rửa.; Thiết bị động điện tử Boeing, Torrance, Calif.; Trung tâm bay không gian NASA Marshall Marshall, Huntsville, Ala.; Đại học bang Colorado, Fort Collins, Colo.; Viện Công nghệ Georgia, Atlanta, Ga.; và Tập đoàn hàng không vũ trụ, Los Angeles, Calif.
Để biết thêm thông tin về Dự án Prometheus trên Internet, hãy truy cập: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htmlm.
Thông tin về nhiệm vụ Tàu Jupiter Icy Moons được đề xuất có sẵn tại: NASA Jimo MIssion.
Nguồn gốc: Bản tin NASA / JPL
