Изображение предоставлено NASA / JPL.
Новая конструкция ионного двигателя, рассматриваемая для миссии НАСА «Юпитер Лунный спутник», успешно прошла испытания. Это был первый тест производительности ксенон-ионной системы Nuclear Electric, в которой будет использоваться ядерный реактор для выработки электроэнергии для ионного двигателя космического корабля - предыдущие ионные двигатели, такие как Deep Space 1 и SMART-1, работают от солнечных батарей. Новый двигатель работал в 10 раз больше тяги Deep Space 1 и должен проработать 10 лет; достаточно времени, чтобы посетить каждую из ледяных лун Юпитера, которые являются потенциальными кандидатами на всю жизнь.
Новая конструкция ионно-двигательного двигателя, одна из нескольких возможных технологий движения, изучаемых в рамках проекта Prometheus НАСА для возможного использования в рамках предполагаемой миссии "Ледяной спутник Юпитера", была успешно испытана группой инженеров в Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния.
Это событие ознаменовало собой первое испытание производительности ионно-ядерного двигателя с ядерной ксеноновой системой (Nexis) в условиях высокой эффективности, высокой мощности и тяги, необходимых для использования в ядерно-двигательных установках. Для этого теста двигатель Nexis был запитан от электрической сети коммерческого назначения. Ионные двигатели, используемые на предлагаемом космическом корабле «Ледяной спутник Луны», будут получать энергию от бортового ядерного реактора. Ионные двигатели, или электрические двигатели, будут двигать орбитальный спутник вокруг каждого из ледяных миров, вращающихся вокруг Юпитера - Ганимед, Каллисто и Европа - для проведения обширного, близкого исследования их состава, истории и потенциала для поддержания жизни.
«В первый же день испытаний рабочих характеристик двигатель Nexis продемонстрировал одну из самых высоких КПД среди всех когда-либо испытанных ксеноновых ионных двигателей», - сказал д-р Джеймс Полк, главный исследователь разработанного в JPL ионного двигателя.
Испытание было проведено 12 декабря в той же вакуумной камере в JPL, где в начале этого года полетный запасной ионный двигатель Deep Space 1 установил рекорд долговечности за 30,352 часа (почти 3,5 года) непрерывной работы. Двигатель Nexis работал на уровне мощности более 20 киловатт, что почти в 10 раз больше, чем у двигателя Deep Space 1, что обеспечивает большую тягу и в конечном итоге более высокие скорости космического корабля для данной массы космического корабля. Он рассчитан на переработку двух метрических тонн топлива, в 10 раз превышающих возможности двигателя Deep Space 1, и работает в течение 10 лет, в два-три раза увеличивая срок службы двигателя Deep Space 1.
Члены команды, работающие над двигателем Nexis, также помогли разработать первый ионный двигатель, когда-либо использовавшийся в ходе весьма успешной миссии НАСА Deep Space 1, в ходе которой были проверены 12 передовых технологий высокого риска, в том числе использование первого ионного двигателя в космосе.
«Подруливающее устройство Nexis является более крупным и высокопроизводительным потомком подруливающего устройства Deep Space 1, которое достигает своей необычайной жизни, заменив металл, ранее использовавшийся в ключевых компонентах, на усовершенствованные углеродные материалы», - сказал Том Рэндольф, руководитель программы Nexis в JPL. , «Революционные характеристики двигателя достигаются в результате обширного процесса проектирования, включающего моделирование с использованием подробных компьютерных моделей, разработанных и проверенных с помощью теста на срок службы Deep Space 1, и других данных испытаний компонентов».
В отличие от коротких, сильных ударов большинства химических ракетных двигателей, в которых используется твердое или жидкое топливо, ионный двигатель излучает только слабое голубое свечение электрически заряженных атомов ксенона - того же газа, который содержится в фотоэлектрических лампах и во многих лампах маяка. Тяга от двигателя столь же нежна, как сила, приложенная листом бумаги, удерживаемым в ладони. Однако в течение длительного времени двигатель может выдавать в 20 раз больше тяги на килограмм топлива, чем традиционные ракеты.
Ключ к ионной технологии - высокая скорость выпуска. Ионный двигатель может работать на нескольких сотнях грамм топлива в день, что делает его легким. Меньший вес означает меньшую стоимость запуска, но ионный космический корабль может идти намного быстрее и дальше, чем любой другой космический корабль.
«Это испытание в сочетании с недавним испытанием ионного двигателя большой мощности с электрическим двигателем в Исследовательском центре Гленна НАСА является еще одним примером прогресса, которого мы добиваемся в разработке технологий, необходимых для поддержки флагманских космических исследований в солнечной системе и за ее пределами. », - сказал Алан Ньюхаус, директор проекта« Прометей ». «Мы поставили перед нашей командой сложные задачи, и они демонстрируют свою способность проявлять творческий подход в преодолении технических проблем».
Проект «Прометей» НАСА делает стратегические инвестиции в космическую ядерную энергетику и технологии электрического движения, которые позволят создать новый класс миссий во внешнюю Солнечную систему с возможностями, намного превышающими возможности, существующие на нынешних энергетических и двигательных системах. Первая такая исследуемая миссия, орбитальный аппарат «Ледяной спутник Юпитера», будет запущена в следующем десятилетии и предоставит НАСА значительно улучшенные научные и телекоммуникационные возможности и варианты дизайна миссии. Вместо того, чтобы генерировать только сотни ватт электроэнергии, таких как миссии Кассини или Галилео, в которых использовались радиоизотопные термоэлектрические генераторы, орбитальный аппарат "Ледяной спутник Юпитера" мог иметь мощность до десятков тысяч ватт, увеличивая потенциальную отдачу науки во много раз.
Разработка ионного двигателя Nexis осуществляется командой инженеров из JPL; Aerojet, Redmond, Wash .; Boeing Electron Dynamic Devices, Торранс, Калифорния; Центр космических полетов им. Маршалла, НАС, Хантсвилл Колорадский государственный университет, Форт Коллинз, Колорадо; Технологический институт Джорджии, Атланта, Джорджия; и Аэрокосмическая корпорация, Лос-Анджелес, Калифорния.
Для получения дополнительной информации о Project Prometheus в Интернете, посетите: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
Информация о предполагаемой миссии «Ледяной спутник Юпитера» доступна по адресу: НАСА Jimo MIssion.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА / JPL
