Jonowy silnik NASA pokazał nowy rekord wydajności

Wprowadzanego uniwersytet michigan uniwersytetem i sił POWIETRZNYCH USA nowy silnik jonowy X3 dla aerospace agencji NASA ustanowił nowy rekord wydajności. Na tle tych nowości u niektórych ekspertów zapaliły się oczy, i wszyscy oni jak jeden sugerują, że taka technologia pewnego dnia będzie używany do dostarczania ludzi na Marsa.

Silnik X3 odnosi się do tzw. typu akceleratorów Halla. Do tworzenia impulsu ruchowego taka instalacja tworzy skierowany strumień jonów. Wytworzona wewnątrz specjalnej kamery plazma, która jest wyrzucane poza statku, według NASA, pozwoli nadać statku kosmicznego większy poziom przyspieszenia w porównaniu z bardziej tradycyjnymi chemicznymi rakietowymi silnikami.

Najbardziej skuteczne chemiczne silniki rakietowe (ХРД) pozwalają na podkręcenie statek kosmiczny do prędkości około 5 kilometrów na sekundę, z kolei akcelerator Halla jest w stanie dać przyspieszenie do 40 kilometrów na sekundę. Taka skuteczność będzie bardzo przydatne dla potencjalnie długotrwałych lotów kosmicznych, jak, na przykład, na Marsa. I zdaniem osób zajmujących się projektem silnika jonowego, dzięki tej technologii w ciągu najbliższych 20 lat będziemy w stanie otworzyć drogę do пилотируемым lotu na Czerwoną planetę.

Uważa się, że jonowe silniki mogą być znacznie bardziej wydajne od zwykłych ХРД, a także bardziej ekonomiczne, ponieważ wymagają użycia mniejszej ilości paliwa do przewozu podobnej liczby członków załogi i sprzętu na długie dystanse. Jak powiedział kierownik projektu rozwoju silnika jonowego Alec Галлимор portalu Space.com, jonowe przyspieszenie jest w stanie zapewnić do 10 razy większe pokrycie odległości przy użyciu tego samego z ХРД objętości paliwa.

Oczywiście, oprócz silników jonowych, istnieją inne rodzaje obiecujących technologii, dalsze opracowywanie których może wyprowadzić ludzkość na nowy etap podbitych kosmicznych odległości. Chyba najważniejszą wadą tych samych tradycyjnych ХРД jest konieczność dostarczenia w przestrzeń kosmiczną ogromne ilości chemicznej paliwa, co oczywiście zwiększa i całkowitą masę statku kosmicznego. Dodatkowa masa wymaga dodatkowego paliwa, dodatkowe paliwo zwiększa masę, no i tak dalej. Istnieje opcja прямоточного akceleratora Буссарда, będącego w swej istocie термоядерным rakiet silnikiem, wykorzystujący wodór przestrzeni kosmicznej jako paliwa. W teorii silnik jest w stanie dać przyspieszenie niemal do prędkości światła, ale jego bardzo niska skuteczność ze względu na cechy samej konstrukcji statku kosmicznego na razie pozostawia projekt pod bardzo dużym znakiem zapytania. A co elektromagnetyczny silnik, który na rozprawie ostatnio? Wokół niego teraz pojawia się więcej pytań niż odpowiedzi. I dopóki nie będziemy wiedzieli, jak on w ogóle jest w stanie pracować, a naukowcy naprawdę nie mają pojęcia jak to na lepsze nadzieję, że nie jest konieczne.

Fani science fiction na pewno z entuzjazmem zaproponował, by wykorzystać pomysł, który pozwoli wykonywać podróży kosmicznych szybciej niż z prędkością światła – warp. Jednak ogólna teoria względności mówi nam o tym, że nic nie może poruszać się szybciej od prędkości światła. Niemniej jednak, jeśli znajdziemy sposób, w jaki to sposób kurczyć się i rozszerzać materiał czasu i przestrzeni przed i za nami, to w teorii możemy poruszać się szybciej od prędkości światła. Ale podczas gdy współczesna nauka " sympatyzować z tym, że nie jesteśmy nawet blisko nie zbliżyliśmy się do takich technologii.

Wracając do jonów silników. Ostatnie badania akceleratora X3 wykazały, że instalacja jest w stanie pracować przy mocy ponad 100 kw i generować 5,4 newtona siły, że w tej chwili stało się najwyższym wskaźnikiem efektywności dla każdego jonów plazmowego silnika. On również pobił rekord mocy wyjściowej i wskaźników prądu roboczego. Podobny sukces zmusił niektórych przypuszczać, że technologia w ciągu najbliższych 20 lat zacznie służyć do dostarczania ludzi na Marsa. Ale czy to nie cudowne? Chyba tylko częściowo.

W porównaniu z tymi samymi ХРД, jonowe silniki są w stanie tworzyć bardzo mała objętość przyspieszenia. Innymi słowy, aby osiągnąć ten sam wskaźnik prędkości, co pokazuje, że chemiczny atak rakietowy silnik, ионному wymaga znacznie dłużej pracować. To, z kolei, nie pozwala korzystać z jonowe silniki, na przykład, jako startowych, przy starcie rakiety z Ziemi.

Inżynierowie próbują rozwiązać te problemy z nowym jonów silnikiem X3, gdzie zamiast jednego kanału do emisji przyśpieszającej osocza proponuje się wykorzystanie wielu. Bieżącym celem projektu jest opracowanie jednocześnie wystarczająco potężne i kompaktowego silnika. Rzecz w tym, że pierwszy prototyp był bardzo wymiary. Podczas gdy większość utworzonych akceleratorów Halla można ręcznie przenosić w laboratorium, X3 musi poruszać się za pomocą małego dźwigu.

W 2018 roku inżynierowie zamierzają przeprowadzić nową serię testów i w końcu spojrzeć na pracę silnika, który będzie operować w ciągu 100 godzin bez przerwy. Inżynierowie również prowadzą rozwój systemu ekranowania, która chroni ściany akceleratora od ekspozycji na rozgrzanej plazmy, co pozwala silnikowi pracować znacznie dłużej, może nawet w ciągu kilku lat.