Ако ще летите в космоса, имате нужда от някаква задвижваща система. Нова технология за тяга, наречена Helicon Double Layer Thruster, може да бъде още по-ефективна със своето гориво. Д-р Кристин Чарлз от Австралийския национален университет в Канбера е изобретателят.
Чуйте интервюто: Прототип на плазмената тръба (5.5 MB)
Или се абонирайте за Podcast: universetoday.com/audio.xml
Фрейзър: Можете ли да ми дадете някакъв произход на технологията за тяга, която сте изобретили?
Д-р Кристин Чарлз: Добре, този тяга се нарича HDLT, което означава Helicon Double Layer Thruster и е нов тип приложение на плазмени дросели при пътуване в дълбок космос. И предисторията е опитът ни в плазмените технологии, космическата плазма, плазмената обработка за обработка на повърхности и най-различни други приложения.
Фрейзър: И така, любимият двигател на комплекса за изследване на космоса в наши дни е йонният двигател, който демонстрира доста добри показатели като двигател с икономия на гориво. Как двигателят, върху който работите, се свързва с йонния двигател? Можете ли да дадете на хората някакъв контекст?
Д-р Чарлз: Да, има някои общи аспекти и някои много различни аспекти. И така, първо йонният двигател е разработен успешно през последните години - не знам - 50 години. В момента е доста добре развита. Но HD thruster има някои интересни предимства. Първо, не използва електроди. Така че в йонния двигател имате серия решетки, за да ускорите йона. Така че нашата тяга няма електроди, имаме нов тип ускорителен механизъм, който наричаме Двоен слой. Ето защо го наричаме HDLT: Helicon Double Layer Thruster. Той няма електроди, което означава, че има дълъг живот, защото нямате ерозия на електрода. И втори, наистина важен аспект е, ако погледнете устройства като йонни двигатели, те отделят йони. Така че трябва да имате външен източник на електрони, за да неутрализирате тези йони, и това обикновено се прави чрез второ устройство отстрани на тягата, което се нарича кухо катодно устройство. Всъщност имате две устройства на йонен двигател. И често защото се страхуват, че тези кухи катодни устройства могат да се провалят, поставят две от тях, за да увеличат живота. Но в HDLT ние всъщност излъчваме плазма, която сама по себе си съдържа свръхзвуков йонен лъч. Така че имаме свръхзвуков йонен лъч, който е основният източник на тяга при излизане от тягата, но имаме и плазмата, която излъчва достатъчно електрони, за да неутрализира лъча. Така че не се нуждаем от това външно устройство, което е неутрализаторът. Това е много добре, защото може да осигури безопасност и простота - няма движещи се части - така че HDLT е доста привлекателен за много дълги космически пътувания; дълъг живот. И още едно предимство е, че тъй като използваме втора концепция, наречена хеликон плазма, това е много ефективен начин за прехвърляне на електричество в заредените частици в плазмата. Това означава, че можем да получим наистина плътни плазми с много йони и можем да увеличим силата си. Така че, вероятно можем да стигнем до 100 киловата. Това още не е направено тук в прототип, тъй като първият ни прототип беше само 1 киловат. Но други експерименти предполагат, че с нашия тип плазма наистина можем да увеличаваме мощността си и да правим това с йонен двигател, основно основното е, че когато отидете над няколко киловата, трябва да имате струпване от тласкащи устройства.
Така че бих казал, че за HDLT наистина са ранни дни, но основните предимства са увеличен живот, простота, мащабируемост и безопасност. И освен това е доста икономичен, което е много добре.
Фрейзър: По отношение на производителността йонните двигатели могат да потушат тежестта на парче хартия, но те могат да го правят години и години и да натрупат тяга. Казвате, че бихте могли да поставите повече тяга?
Д-р Чарлз: В момента йонните двигатели определено са най-добрите по отношение на тягата, за киловат, в момента. А протоколът HDLT, който е просто концепция и под 1 киловат, не съответства на тягата. Ако вземете примера на йонния двигател, той обикновено има 100 мили нютона за един киловат. В момента говорим вероятно 3-5 пъти по-малко, но трябва да видите, че не сме имали 20 години развитие. Ранните дни са и със сигурност можем да подобрим технологията.
Фрейзър: И тогава, както разбирам сега, Европейската космическа агенция е взела технологията и прави някои вътрешни тестове. И как става това?
Д-р Чарлз: Добре, те имаха няколко проекта. Първото нещо е, че имахме безвъзмездна помощ в Австралия от финансираща агенция и това беше през 2004-2005 г. И проектирахме и произведехме първия HDLT прототип, който внесохме в ESA миналия април и който тествахме в продължение на месец. Имахме ограничено финансиране, така че не можехме да го тестваме повече от месец. И това показа, че всички аспекти на тягата работят перфектно. Но тествахме всички сили, които можехме, и имахме различни налягания на газ и др. Не разполагахме с диагностиката, необходима за измерване на тягата, така че не знаехме каква е действителната тяга. Тягата, която имаме, е това, което можем да измерим от йонния лъч в Австралия - все още трябва да се направи. И се основава на тази съвсем нова концепция за двойния слой, в която трябваше да убедим хората. И ESA смятаха, че е наистина интересно, затова бяха решили да направят независимо проучване, за да валидират ефекта от двойния слой. Това е основната концепция зад тласкача; механизма за ускорение. Така че сега наистина трябва да видим за какво става въпрос.
Какво е двоен слой? Можете просто да си представите, тя е като река и изведнъж коритото на реката пада надолу, така че да се създаде водопад. Тогава имате тези йони, които падат по този водопад, и се ускорявайте и след това се свързвайте с ракетата с голяма скорост на изгорелите газове. Така че двойният слой е потенциален спад в плазмата. Много интересното е, че в HDLT нямаме електроди; плазмата просто решава да направи това, като използва определено магнитно поле, което е магнитна бутилка или дюза. И това е всичко. Така че е като да имаш водопада без да изпомпваш водата. Това е основната концепция.
Така ESA проведе това независимо проучване, за да утвърди концепцията за двойния слой. Виждали ли сте последното прессъобщение?
Фрейзър: Да, имам.
Д-р Чарлз: Така че имаше и това последно проучване на Австралия. Имаме първия прототип и демонстрирахме някои аспекти; въпреки че тягата все още не е измерена в камера за симулация на космически средства. И ESA също е утвърдила концепцията зад тласкача, която е тази двуслойна концепция. Точно там сме в момента.
Фрейзър: И така, за какви видове мисии смятате, че HDLT тягата би била по-добра?
Д-р Чарлз: Това трябва да бъде за наистина дългосрочни мисии, при които сте принудени да ходите бавно, но за дълго време. И той също има този хубав аспект на безопасността. Той има потенциала да се използва за пилотиран космически полет. Така че наистина е за космически мисии или отиване до Марс ... такива неща.
Фрейзър: Виждам. Предполагам, че едно от основните му предимства тук е, че има по-малко движещи се части - части, които биха могли да се разпаднат.
Д-р Чарлз: И това може да бъде увеличено във властта, което също е важно. НАСА направи симулация какъв тип мощност ще ви е необходима, за да изпратите хората на Марс, и то е в мегаватта. Така че ще трябва да имате силата. Ще трябва да можете да увеличите и вашите силни дросели. Те трябва да могат да работят под голяма мощност, за да вършат работата. Това, което NASA направи, е да покаже, че ако можете да имате подходящ плазмен тласък или плазмена ракета, можете да съкратите времето за отиване до Марс, защото ако използвате плазмена технология, можете да използвате геодезически траектории. Ако използвате химическо задвижване, ще имате повече като балистична траектория. Така че можете да намалите например пътуването във времето до Марс.
Фрейзър: Кои са следващите стъпки за вашето изследване?
Д-р Чарлз: Е, ние правим различни неща паралелно. Ние все още работим много силно върху самия двоен слой, тъй като това е много хубав вид физика, който има всякакви други приложения за аурората, или слънчево ускорение на вятъра и др. Имаме и нова камера за симулация Австралийски национален университет. И монтирахме прототипа, който се връща от ESA, в тази камера за симулация на космически средства. И ще започнем да се опитваме да измерваме баланса на тягата и други начини, вероятно от януари 2006 г. И може да се случат други новини, не знам. Ще видим как върви. Определено ще положим много усилия в тази тема. Много е очарователно, защото много хора се интересуват от резултата.
Информация за HDLT Thruster от ANU
