Геликоновый реактор в работе. Изображение предоставлено: ESA Увеличить
ЕКА подтвердило принцип нового космического двигателя, который в конечном итоге может дать гораздо больше тяги, чем современные электрические двигательные установки. Идея гениальная, вдохновленная северным и южным сиянием, сиянием в небе, которое сигнализирует об увеличении солнечной активности.
«По сути, концепция использует природное явление, которое мы видим в космосе». говорит доктор Роджер Уокер из команды продвинутых концепций ESA. «Когда солнечный ветер, плазма? электрифицированный газ, выпущенный Солнцем, попадает в магнитное поле Земли, создает границу, состоящую из двух плазменных слоев. Каждый слой имеет различные электрические свойства, и это может ускорить некоторые частицы солнечного ветра через границу, заставляя их сталкиваться с атмосферой Земли и создавать полярные сияния ».
По сути, плазменный двойной слой является электростатическим эквивалентом водопада. Подобно тому, как молекулы воды собирают энергию, когда они падают между двумя разными высотами, так и электрически заряженные частицы собирают энергию, когда они проходят через слои с различными электрическими свойствами.
Исследователи Кристина Чарльз и Род Босвелл из Австралийского национального университета в Канберре впервые создали плазменные двойные слои в своей лаборатории в 2003 году и поняли, что их ускоряющие свойства могут обеспечить запуск новых космических аппаратов. Это привело группу к разработке прототипа под названием «Двухслойный двигатель Helicon».
Новое исследование ESA, выполненное в рамках программы академических исследований ESA Ariadna в сотрудничестве с Ecole Polytechnique, Paris, подтверждает австралийские результаты, показывая, что при тщательно контролируемых условиях двойной слой может формироваться и оставаться стабильным, обеспечивая постоянное ускорение заряженных частиц в пучке. Исследование также подтвердило, что стабильные двойные слои могут быть созданы с различными газовыми смесями топлива.
«Сотрудничество было абсолютно превосходным» говорит доктор Паскаль Шабер из Лаборатории физики и плазмы, Политехническая школа. «Это был настоящий старт для меня, и он дал мне много новых идей для концепций плазменной тяги для исследования с командой продвинутых концепций. Новое направление для нашей лаборатории привело к получению патента на многообещающее новое электрическое силовое устройство, называемое электроотрицательным плазменным двигателем.
Чтобы создать двойной слой, Шабер и его коллеги создали полую трубку, вокруг которой была намотана радиоантенна. Газ аргон непрерывно накачивался в трубку, а антенна передавала геликоидальные радиоволны 13 мегагерц. Это ионизировало аргон, создавая плазму. Расходящееся магнитное поле на конце трубки заставило плазму, покидающую трубу, расширяться. Это позволило сформировать две разные плазмы, вверх по течению внутри трубки и ниже по потоку, и таким образом двойной слой был создан на их границе. Это ускорило дальнейшую плазму аргона из трубки в сверхзвуковой луч, создавая тягу.
Расчеты показывают, что геликоновое двухслойное подруливающее устройство будет занимать немного больше места, чем основное электрическое подруливающее устройство при выполнении миссии ESA SMART-1, однако оно может потенциально обеспечить многократно большую тягу при более высоких мощностях до 100 кВт, одновременно давая аналогичный эффективность топлива.
На следующих этапах ESA создаст подробное компьютерное моделирование плазмы внутри и вокруг двигателя и будет использовать лабораторные результаты для проверки его точности, чтобы можно было полностью оценить производительность в космосе и получить более крупные экспериментальные двигатели большой мощности. исследовано в будущем.
Источник: ESA Portal
