Если вы собираетесь летать в космосе, вам нужна какая-то двигательная установка. Новая технология тяги, названная двухслойным двигателем Helicon, может быть еще более эффективной с его топливом. Д-р Кристин Чарльз из Австралийского национального университета в Канберре является изобретателем.
Послушайте интервью: прототип плазменного двигателя (5,5 МБ)
Или подписаться на подкаст: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер: Можете ли вы дать мне некоторое представление о технологии тяги, которую вы изобрели?
Д-р Кристина Чарльз: Хорошо, этот двигатель называется HDLT, что означает двухслойный двигатель Helicon, и это новый тип применения плазменного двигателя в дальнем космосе. И фоном является наш опыт в плазменных технологиях, космической плазме, плазменной обработке для обработки поверхностей и множестве других применений.
Фрейзер: Итак, любимым двигателем космического исследования в настоящее время является ионный двигатель, который продемонстрировал довольно хорошие характеристики в качестве экономичного двигателя. Как двигатель, над которым вы работаете, связан с ионным двигателем? Можете ли вы дать людям некоторый контекст?
Д-р Чарльз: Да, есть некоторые общие аспекты и некоторые очень разные аспекты. Итак, сначала ионный двигатель был успешно разработан за последние 50 лет или около того. Это довольно хорошо развито сейчас. Но у двигателя HD есть некоторые интересные преимущества. Во-первых, он не использует электроды. Итак, в ионном двигателе у вас есть ряд сеток для ускорения иона. Таким образом, у нашего двигателя нет электродов, у нас есть новый тип ускорения, который мы называем Двойным слоем. Вот почему мы называем это HDLT: двухслойный двигатель Helicon. У него нет электродов, так что это означает, что он имеет большой срок службы, потому что у вас нет эрозии электродов. И второй, действительно важный аспект - если вы посмотрите на устройства, подобные ионным двигателям, они испускают ионы. Таким образом, вам нужен внешний источник электронов, чтобы нейтрализовать эти ионы, и это обычно делается с помощью второго устройства на стороне двигателя, которое называется устройством с полым катодом. На самом деле у вас есть два устройства на ионном двигателе. И часто потому, что они боятся, что эти устройства с полым катодом могут выйти из строя, они надевают два из них, чтобы продлить срок службы. Но в HDLT мы фактически испускаем плазму, которая сама по себе содержит сверхзвуковой ионный пучок. Таким образом, у нас есть сверхзвуковой ионный пучок, который является основным источником тяги при выходе из двигателя, но у нас также есть плазма, которая испускает достаточно электронов, чтобы нейтрализовать пучок. Таким образом, нам не нужно это внешнее устройство, которое является нейтрализатором. Это очень хорошо, потому что он может обеспечить безопасность и простоту - нет движущихся частей - поэтому он делает HDLT весьма привлекательным для очень дальних космических путешествий; долгая жизнь И еще одно преимущество заключается в том, что, поскольку мы используем вторую концепцию, называемую геликоновой плазмой, это очень эффективный способ передачи электричества заряженным частицам в плазме. Это означает, что мы можем получить действительно плотную плазму с большим количеством ионов и увеличить мощность. Таким образом, мы можем увеличить мощность до 100 киловатт. Это еще не было сделано здесь в прототипе, потому что наш первый прототип был всего 1 киловатт. Но другие эксперименты предполагают, что с нашим типом плазмы мы можем действительно увеличить мощность, и чтобы сделать это с помощью ионного двигателя, в основном главное, что, когда вы превышаете несколько киловатт, вы должны иметь кластер подруливающие устройства.
Поэтому я бы сказал, что для HDLT это действительно первые дни, но основными преимуществами являются увеличение срока службы, простота, масштабируемость и безопасность. И это также довольно экономично, что очень хорошо.
Фрейзер: с точки зрения производительности, ионные двигатели могут выдерживать тягу веса куска бумаги, но они могут делать это годами и годами и наращивать тягу. Вы говорите, что могли бы сделать больше тяги?
Д-р Чарльз: В настоящее время ионные двигатели, безусловно, являются лучшими по тяге, на киловатт, на данный момент. А прототип HDLT, который является концептуальным и менее 1 киловатта, не соответствует тяге. Если вы возьмете пример ионного двигателя, он обычно имеет 100 милли Ньютонов на один киловатт. Сейчас мы говорим, наверное, в 3-5 раз меньше, но вы должны видеть, что у нас не было 20 лет развития. Это первые дни, и мы, безусловно, можем улучшить технологию.
Фрейзер: А потом, насколько я понимаю, Европейское космическое агентство взяло на вооружение эту технологию и проводит некоторые внутренние испытания. И как это прошло для них?
Доктор Чарльз: Хорошо, у них было несколько проектов. Во-первых, у нас был грант в Австралии от финансирующего агентства, и это было в 2004-2005 годах. И мы разработали и изготовили первый прототип HDLT, который мы привезли в ESA в апреле прошлого года и который мы тестировали в течение месяца. У нас было ограниченное финансирование, поэтому мы не могли проверять его более месяца. И это показало, что все аспекты движителя работали отлично. Но мы проверили все возможности, которые могли, и у нас было различное давление газа и т. Д. У нас не было диагностики, в которой мы нуждались для измерения тяги, поэтому мы не знали, что такое реальная тяга. То, что у нас есть, это то, что мы можем измерить с помощью ионного пучка в Австралии, - это еще предстоит сделать. И это основано на этой совершенно новой концепции двойного слоя, в которой мы должны были убедить людей. И ЕКА посчитало это действительно интересным, поэтому они решили провести независимое исследование, чтобы подтвердить эффект двойного слоя. Это основная концепция двигателя; механизм ускорения. Так что теперь мы действительно должны увидеть, о чем идет речь.
Что такое двойной слой? Вы можете только вообразить, это походит на реку, и внезапно русло реки падает так, что создается водопад. Тогда у вас есть эти ионы, которые падают в этот водопад, ускоряются и затем соединяются с ракетой с большой скоростью выхлопа. Таким образом, двойной слой является потенциальным падением в плазме. Что очень интересно, в HDLT у нас нет электродов; плазма просто решает сделать это, используя определенное магнитное поле, которое представляет собой магнитную бутылку или сопло. И это все. Так что это похоже на водопад без прокачки воды. Так что это основная концепция.
Таким образом, ЕКА провела это независимое исследование, чтобы подтвердить концепцию двойного слоя. Вы видели последний пресс-релиз?
Фрейзер: Да, у меня есть.
Доктор Чарльз: Итак, это было последнее исследование Австралии. У нас есть первый прототип, и мы продемонстрировали некоторые аспекты; хотя тяга еще не была измерена в камере космического моделирования. И ESA также утвердила концепцию двигателя, которая является концепцией двухслойной. Вот где мы сейчас находимся.
Фрейзер: Как вы думаете, для каких миссий двигатель HDLT будет лучше?
Д-р Чарльз: Это должны быть действительно долгосрочные миссии, когда вас заставляют идти медленно, но долго. И у этого также есть этот хороший аспект безопасности. У этого есть потенциал, который будет использоваться для пилотируемого космического полета. Так что это действительно для миссий в дальнем космосе или для полета на Марс… и тому подобное.
Фрейзер: Понятно. Я предполагаю, что одно из его главных преимуществ заключается в том, что у него меньше движущихся частей - частей, которые могут сломаться.
Доктор Чарльз: И это может быть увеличено во власти, что также важно. НАСА провело моделирование того, какой тип энергии вам понадобится для отправки людей на Марс, и он находится в диапазоне мегаватт. Так что вам придется иметь власть. Вы также должны быть в состоянии увеличить ваши двигатели. Они должны быть в состоянии работать при большой мощности, чтобы сделать работу. НАСА показало, что если у вас есть подходящий плазменный двигатель или плазменная ракета, вы можете сократить время, чтобы отправиться на Марс, потому что если вы используете плазменную технологию, вы можете использовать геодезические траектории. Если вы используете химическое движение, у вас больше будет баллистическая траектория. Так что вы можете сократить время путешествия на Марс, например.
Фрейзер: Каковы следующие шаги для вашего исследования?
Д-р Чарльз: Ну, мы делаем разные вещи параллельно. Мы все еще очень сильно работаем над самим двойным слоем, потому что это очень хороший вид физики, который имеет множество других применений к сиянию, ускорению солнечного ветра и т. Д. У нас также есть новая камера космического моделирования здесь, в Австралийский национальный университет им. И мы установили прототип, который вернулся из ESA, в эту камеру космического моделирования. И мы собираемся начать пытаться измерить баланс тяги и другими способами, вероятно, с января 2006 года. И могут быть другие новости, я не знаю. Как получится. Мы определенно будем прилагать много усилий в этом направлении. Это очень увлекательно, потому что многие люди заинтересованы в результате.
Информация о двигателе HDLT от ANU
