حقوق الصورة: NASA / JPL
تم بنجاح اختبار تصميم جديد لمحرك أيوني ، قيد النظر لمهمة المشتري كوكب المشتري الجليدي. كان هذا أول اختبار أداء لنظام Xenon Ion الذي يعمل بالكهرباء النووية ، والذي سيستخدم مفاعلًا نوويًا لتوليد الكهرباء لمحرك أيون المركبة الفضائية - المحركات الأيونية السابقة ، مثل Deep Space 1 و SMART-1 تعمل بالطاقة الشمسية. يعمل المحرك الجديد بعشرة أضعاف قوة Deep Space 1 ، ويجب أن يكون قادرًا على العمل لمدة 10 سنوات ؛ ما يكفي من الوقت لزيارة كل من أقمار المشتري الجليدية التي تعتبر مرشحة محتملة مدى الحياة.
تم اختبار تصميم جديد لمحرك الدفع الأيوني ، وهو واحد من العديد من تقنيات الدفع المرشحة قيد الدراسة من قبل مشروع بروميثيوس التابع لوكالة ناسا للاستخدام المحتمل في مهمة المشتري الجليدي الجليدي المداري المقترح ، بنجاح من قبل فريق من المهندسين في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، باسادينا ، كاليفورنيا.
يمثل هذا الحدث أول اختبار للأداء لمحرك أيون نظام Xenon Ion System (Nexis) الأيوني في ظروف التشغيل عالية الكفاءة وعالية الطاقة والدفع العالي اللازمة للاستخدام في تطبيقات الدفع الكهربائي النووي. لإجراء هذا الاختبار ، تم تشغيل محرك Nexis باستخدام الطاقة الكهربائية للأغراض التجارية. إن المحركات الأيونية المستخدمة في المركبة الفضائية المقترحة للمشتري الجليدي للأقمار ستستمد قوتها من مفاعل نووي فضائي على متنها. ستدفع المحركات الأيونية ، أو الدفعات الكهربائية ، المدار حول كل من العوالم الجليدية التي تدور حول المشتري - جانيميد وكاليستو ويوروبا - لإجراء استكشاف شامل وواسع النطاق لمكياجها وتاريخها وإمكانية استمرار الحياة.
قال الدكتور جيمس بولك ، الباحث الرئيسي لمحرك الأيونات قيد التطوير في مختبر الدفع النفاث ، "في اليوم الأول من اختبار الأداء ، أظهر محرك Nexis واحدًا من أعلى مستويات الكفاءة لأي محرك زيون أيون تم اختباره على الإطلاق".
تم إجراء الاختبار في 12 ديسمبر ، في نفس غرفة الفراغ في JPL حيث في وقت سابق من هذا العام ، حدد جهاز Deep Dion 1 لقطع غيار الطيران سجل التحمل طوال الوقت 30352 ساعة (حوالي 3.5 سنة) من التشغيل المستمر. يعمل محرك Nexis على مستوى طاقة يزيد عن 20 كيلووات ، أي ما يقرب من 10 أضعاف قوة محرك Deep Space 1 ، مما يتيح دفعًا أكبر وسرعات مركبة فضائية أكبر في نهاية المطاف لكتلة مركبة فضائية معينة. تم تصميمه لمعالجة طنين متريين من الوقود الدافع ، 10 أضعاف قدرة محرك Deep Space 1 ، ويعمل لمدة 10 سنوات ، مرتين إلى ثلاث مرات من Deep Deep 1 thrust life.
ساعد أعضاء الفريق الذين يعملون على محرك Nexis أيضًا في تطوير أول محرك أيون يتم نقله على الإطلاق في مهمة Deep Space 1 الناجحة للغاية من وكالة ناسا ، والتي أثبتت صحة 12 تقنية متقدمة عالية المخاطر ، من بينها استخدام أول محرك أيوني في الفضاء.
قال توم راندولف ، مدير برنامج Nexis في مختبر الدفع النفاث ، "إن جهاز Nexis thruster هو سليل أكبر وأعلى أداء من جهاز Deep Space 1 الذي يحقق عمره الاستثنائي من خلال استبدال المعدن ، الذي كان يستخدم سابقًا في المكونات الرئيسية ، بمواد متقدمة قائمة على الكربون". . "ينتج الأداء الثوري للمهاجم عن عملية تصميم واسعة النطاق بما في ذلك المحاكاة باستخدام نماذج الكمبيوتر التفصيلية التي تم تطويرها والتحقق منها باستخدام اختبار الحياة Deep Space 1 ، وبيانات اختبار المكونات الأخرى."
على عكس الحروق القصيرة وعالية الدفع لمعظم محركات الصواريخ الكيميائية التي تستخدم الوقود الصلب أو السائل ، لا يصدر المحرك الأيوني سوى وهج أزرق باهت من ذرات الزينون المشحونة كهربائيًا - نفس الغاز الموجود في أنابيب فلاش للصور وفي العديد من مصابيح المنارة. الدفع من المحرك لطيف مثل القوة التي تمارسها ورقة من الورق في راحة يدك. على الرغم من المدى الطويل ، يمكن للمحرك أن يوفر 20 ضعفًا من الدفع لكل كيلوغرام من الوقود مقارنة بالصواريخ التقليدية.
سر تكنولوجيا العادم هو سرعة العادم العالية. يمكن تشغيل المحرك الأيوني على بضع مئات من جرامات الوقود في اليوم ، مما يجعله خفيف الوزن. يعني الوزن الأقل تكلفة أقل للإطلاق ، ولكن يمكن للمركبة الفضائية المدفوعة بالأيونات أن تذهب بشكل أسرع وأبعد بكثير من أي مركبة فضائية أخرى.
هذا الاختبار ، بالاقتران مع الاختبار الأخير لمحرك الدفع الكهربائي عالي الطاقة في مركز غلين للأبحاث التابع لناسا ، هو مثال آخر على التقدم الذي نحرزه في تطوير التقنيات اللازمة لدعم مهمات استكشاف الفضاء الرائدة في جميع أنحاء النظام الشمسي وخارجها قال آلان نيوهاوس ، مدير مشروع بروميثيوس. "لقد تحدى فريقنا بأهداف أداء صعبة ويثبتون قدرتهم على الإبداع في التغلب على التحديات التقنية."
يقوم مشروع بروميثيوس التابع لوكالة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) باستثمارات استراتيجية في طاقة الانشطار النووي وتقنيات الدفع الكهربائي التي من شأنها تمكين فئة جديدة من المهمات في النظام الشمسي الخارجي ، بقدرات تفوق بكثير الإمكانات المتاحة مع أنظمة الطاقة والدفع الحالية. أول مهمة من هذا النوع قيد الدراسة ، ستطلق المشتري Icy Moon Orbiter في العقد المقبل وتوفر NASA قدرات علمية واتصالات وخيارات تصميم مهمة محسنة بشكل كبير. بدلاً من توليد مئات واط فقط من الكهرباء مثل مهام كاسيني أو جاليليو ، التي استخدمت مولدات كهربائية للنظائر المشعة الحرارية ، يمكن أن يمتلك المشتري الجليدي الميكانيكي Orbiter ما يصل إلى عشرات الآلاف من واط ، مما يزيد من العلم المحتمل عدة مرات.
يتم تطوير محرك Nexis ion من قبل فريق من المهندسين من JPL ؛ Aerojet ، Redmond ، Wash. ؛ أجهزة بوينج إلكترون الديناميكية ، تورانس ، كاليفورنيا. مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا ، هانتسفيل ، ألا ؛ جامعة ولاية كولورادو ، فورت كولينز ، كولو. معهد جورجيا للتكنولوجيا ، أتلانتا ، جا. ومؤسسة الفضاء ، لوس أنجلوس ، كاليفورنيا.
لمزيد من المعلومات حول Project Prometheus على الإنترنت ، تفضل بزيارة: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
معلومات عن مهمة المشتري الجليدية المدارية المقترحة متاحة على: NASA Jimo MIssion.
المصدر الأصلي: NASA / JPL News Release
