T6 Ion Thrusters yang Berkuasa Bahan Api Akan Menghantar Bepi Colombo ke Mercury menjelang 2024

Cara paling mudah untuk menjelaskan manfaat penerokaan ruang pengumpat ion di atas roket adalah membandingkannya dengan mudah "Kura-kura dan Hare" gaya: Lebih cepat dari kedua - dalam kes ini, roket - tidak selalu memenangi perlumbaan.

"Arnab adalah sistem pendorong kimia dan misi di mana anda boleh memadamkan enjin utama selama 30 minit atau sejam dan kemudian untuk sebahagian besar misi yang anda hadapi," kata Michael Patterson, ahli teknologi kanan bagi Program Teknologi Propulsion Dalam Angkasa NASA. Songsang. "Dengan pendorong elektrik, ia seperti kura-kura, kerana anda sangat lambat dalam halaran ruang angkasa lepas tetapi anda terus menerus dalam tempoh yang sangat lama - beribu-ribu jam - dan kemudian kapal angkasa berakhir dengan mengambil delta yang sangat besar ke halaju."

Thrusters Ion akan digunakan dalam misi Agensi Angkasa Eropah (ESA) untuk Mercury. BepiColombo (mungkin kapal angkasa yang paling berbunyi British sehingga kini) akan dilancarkan pada 2017, terbang oleh Venus pada 2019 dan 2020, dan akan ditangkap oleh graviti Mercury pada tahun 2024.

Kapal angkasa akan menggunakan tujun ion T6 yang direka khas yang akan membolehkan ESA mempelajari planet bumi yang paling mendalam dalam tempoh misi hampir tujuh tahun. Dua orbit dari ESA dan Agensi Angkasa Jepun (JAXA) yang dikerahkan oleh BepiColombo juga akan dapat menganalisis permukaan planet untuk satu tahun Bumi.

Logistik perjalanan yang panjang tidak akan dapat dilakukan tanpa teknologi pemusnah ion, yang Patterson telah berkembang selama bertahun-tahun sebagai jurutera reka bentuk untuk misi Deep Space 1 Dawn NASA dan penyiasat prinsip terhadap sistem penggerak NASA Evolutionary Xenon Thruster (NEXT). Beliau berkata teknologi menawarkan kecekapan bahan bakar yang jauh lebih tinggi, keupayaan untuk meneruskan misi yang lebih lama (seperti yang dilakukan oleh Bepi Colombo), dan prosedur pengambilan larangan yang kurang mahal. Pada masa ini, katanya, 50 peratus daripada jisim roket didedikasikan untuk bahan propelan kimia.

"Dengan tujahan roket yang tipikal anda menghabiskan separuh daripada kenderaan pelancaran anda (jisim) hanya untuk meletakkan bola sepak di ruang angkasa untuk dapat menolak apa sahaja yang anda mahu pusing ke lokasi yang seterusnya," kata Patterson. "Dengan menghapuskan sistem pendorongan kimia di atas kapal angkasa dan meletakkan pendorong elektrik, anda boleh mengubah nombor itu secara mendadak hingga mungkin 10, 15, atau 20 peratus daripada keseluruhan massa."

Trombosit ion elektrostatik, seperti T6, menggunakan gas xenon sebagai propelan. Jurutera ESA propulsi Neil Wallace berkata dalam pelepasan itu, dengan mengandaikan "jisim massa yang sama," tontonan T6 juga boleh mempercepatkan kelajuan "15 kali ganda lebih besar daripada pencetus kimia konvensional."

Muncul dengan cara yang cekap kos untuk melancarkan roket sudah semestinya menjadi tumpuan SpaceX, kerana syarikat yang diasaskan oleh Elon Musk baru-baru ini menunjukkan ia dapat menggunakan semula roket dan mendaratkan mereka pada pesawat di lautan.

Walau bagaimanapun, penggerak ion, yang akan menjadi rahmat kepada kos bahan api penerokaan angkasa, telah berkembang pada kelajuan "glasi", kata Patterson.

"Kadar permohonan teknologi oleh NASA dan oleh Agensi Angkasa Eropah berada pada tahap yang sangat rendah," katanya. "Jika kita bercakap tentang elektronik pengguna, antara konsep dan aplikasi, diperlukan sembilan hingga 12 bulan. Sistem penggerak ion seterusnya, yang menggantikan enjin yang saya bina dan diuji 15 tahun lalu bulan ini; kita bercakap tentang aplikasi terawal yang berlaku pada tahun 2021."

NASA, minggu ini, telah memenangi kontrak Aerojet Rocketdyne, sebuah syarikat yang berpangkalan di California, $ 67 juta, kontrak 36 bulan untuk membangunkan enjin ion berkuasa solar, yang dapat memanjangkan jangka hayat misi lebih lama daripada enjin ion berkuasa bahan api yang sangat efisien di atas BepiColombo.

Buat masa ini, tusukan ion T6 yang memancarkan perjalanan BepiColombo EAS, bersama-sama dengan beberapa bantuan dari tujahan tenaga elektrik dan bahan kimia, akan cukup berupaya untuk menggerakkan kapal angkasa untuk misi sepanjang tujuh tahun, sementara saintis, pada masa lalu, telah untuk bergantung pada kaedah katapel menggunakan tarikan graviti planet - The Martian gaya.

Misi EAS semakin dekat dan agensi itu baru saja selesai menguji tontonan T6 baru, yang merupakan saudara yang lebih besar ke T5, minggu ini. Patterson berkata NASA juga akan melaksanakan beberapa misi berasaskan ion-thruster pada tahun 2020an.

Patterson berkata NASA telah melakukan pengawasan orbital terhadap semua objek "agak mudah" dengan pendorong kimia, tetapi ia memerlukan sistem ion untuk mencapai sasaran nilai yang lebih tinggi, seperti lebih kecil, lebih jauh mencapai bulan dan asteroid yang lebih sukar untuk mengorbit tanpa kebolehan pembetulan mantap dari pemancaran ion.

"Sekarang, anda akan mendapat sains yang lebih menarik seperti memasuki orbit bulan Saturn atau Jupiter atau Marikh dan melakukan sains yang menarik di mana ada potensi untuk menguji hidup di tempat lain," kata Patterson. "Mereka adalah matlamat nilai saintifik yang tinggi tetapi mereka sangat sukar dilakukan dari segi pendorong."