위성에 사용되는 플라즈마 추진기는 훨씬 더 강력할 수 있습니다. 홀 스러스터를 통해 더 많은 추진제를 실행하면 효율성이 떨어질 것이라고 믿었지만 새로운 실험에 따르면 화성에 대한 승무원 임무에 전력을 공급할 수 있습니다. 날짜: 2023년 1월 24일 원천: 미시간 대학교 요약: 궤도에서 널리 사용되는 효율적인 종류의 전기 추진인 홀 추진기는 많은 추력을 생성하기 위해 커야 한다고 믿었습니다. 이제 새로운 연구에 따르면 더 작은 홀 추진기는 훨씬 더 많은 추진력을 생성할 수 있으며 잠재적으로 행성 간 임무를 위한 후보가 될 수 있습니다.
궤도에서 널리 사용되는 효율적인 종류의 전기 추진인 홀 추진기는 많은 추력을 생성하기 위해 커야 한다고 믿었습니다. 이제 미시간 대학의 새로운 연구에 따르면 더 작은 홀 추진기는 훨씬 더 많은 추력을 생성할 수 있으며 잠재적으로 행성 간 임무를 위한 후보가 될 수 있습니다.
"사람들은 이전에 추진기 영역을 통해 일정량의 전류만 밀어낼 수 있다고 생각했으며, 이는 단위 면적당 생성할 수 있는 힘 또는 추력으로 직접 변환됩니다. 오늘 메릴랜드 주 내셔널 하버에서 열리는 AIAA SciTech 포럼에서 발표될 새로운 홀 추진기 연구를 주도했습니다.
그의 팀은 공칭 효율의 약 80%를 유지하면서 최대 45킬로와트까지 9킬로와트 홀 스러스터를 실행하여 이 한계에 도전했습니다. 이로 인해 단위 면적당 생성되는 힘의 양이 거의 10배 증가했습니다.
우리가 그것을 플라스마 추진기라고 부르든 이온 드라이브라고 부르든 전기 추진은 행성간 여행을 위한 최선의 방법이지만 과학은 갈림길에 서 있습니다. 홀 추진기는 잘 입증된 기술이지만 자기 플라즈마 역학 추진기로 알려진 대체 개념은 더 작은 엔진에 훨씬 더 많은 전력을 담을 것을 약속합니다. 그러나 수명을 포함하여 여러 면에서 아직 입증되지 않았습니다.
홀 스러스터는 작동 방식 때문에 경쟁할 수 없는 것으로 여겨졌습니다. 일반적으로 크세논과 같은 비활성 가스인 추진제는 강력한 전기장에 의해 가속되는 원통형 채널을 통해 이동합니다. 뒤에서 출발하면서 전방 방향으로 추진력을 생성합니다. 그러나 추진제가 가속되기 전에 양전하를 주기 위해 약간의 전자를 잃어야 합니다.
자기장에 의해 가속된 전자는 Jorns가 "윙윙거리는 톱"이라고 설명한 채널 주변의 링에서 실행되며 추진제 원자에서 전자를 떨어뜨려 양전하 이온으로 전환합니다. 그러나 계산에 따르면 홀 스러스터가 엔진을 통해 더 많은 추진제를 구동하려고 하면 링에서 윙윙거리는 전자가 포메이션에서 떨어져 나가 "윙윙거리는 소리" 기능을 깨뜨릴 수 있습니다.
Jorns는 "씹을 수 있는 것보다 더 많이 물어뜯는 것과 같다"고 말했다. "버즈 톱은 그렇게 많은 재료를 통과할 수 없습니다."
또한 엔진이 극도로 뜨거워집니다. Jorns의 팀은 이러한 믿음을 테스트했습니다.
Leanne은 "우리는 추진기를 H9 MUSCLE이라고 명명했습니다. 기본적으로 H9 추진기를 가져와 11까지 돌려서 머슬카를 만들었기 때문입니다. 실제로는 100까지입니다. 정확한 스케일링으로 진행한다면"이라고 말했습니다. 연구를 발표할 항공우주공학과 박사과정 학생 수.
그들은 물을 식혀서 열 문제를 해결했고, 이를 통해 버즈 쏘 고장이 얼마나 큰 문제가 될 것인지 알 수 있었습니다. 큰 문제가 아니 었습니다. 재래식 추진제인 크세논을 사용하여 실행한 H9 MUSCLE은 최대 37.5킬로와트로 작동했으며 전체 효율은 약 49%로 설계 출력 9킬로와트에서 62% 효율과 크게 다르지 않습니다.
더 가벼운 가스인 크립톤으로 작동하면서 전원 공급 장치를 최대 45킬로와트까지 올렸습니다. 51%의 전체 효율에서 그들은 훨씬 더 큰 100킬로와트급 X3 홀 스러스터와 동등한 약 1.8뉴턴의 최대 추력을 달성했습니다.
"일반적으로 크립톤은 홀 스러스터에서 크세논보다 훨씬 더 나쁜 성능을 발휘하기 때문에 이것은 일종의 미친 결과입니다. 따라서 스러스터 전류 밀도를 증가시켜 크세논에 비해 크립톤의 성능을 실제로 향상시킬 수 있음을 확인하는 것은 매우 멋지고 흥미로운 경로입니다. "수는 말했다.
UM이 부분적으로 개발한 X3와 같은 중첩 홀 추진기는 행성간 화물 수송을 위해 연구되었지만 훨씬 더 크고 무거워 인간을 수송하기 어렵습니다. 이제 일반 홀 스러스터가 승무원 여행을 위해 테이블로 돌아왔습니다.
Jorns는 홀 추진기가 이러한 고출력에서 작동하려면 냉각 문제에 공간적 가치가 있는 솔루션이 필요하다고 말합니다. 그럼에도 불구하고 그는 개별 추진기가 100~200킬로와트에서 작동할 수 있고 1메가와트의 추력을 제공하는 배열로 배열될 수 있다고 낙관하고 있습니다. 이를 통해 승무원 임무는 2억 5천만 마일의 거리를 이동하여 태양 반대편에서도 화성에 도달할 수 있습니다.
팀은 화성 임무 수준의 추진기를 테스트할 수 있는 시설이 거의 없는 지구에서 홀 추진기와 자기플라즈마역학 추진기를 모두 개발하는 데 어려움과 냉각 문제를 추구하기를 희망합니다. 스러스터에서 배출되는 추진제의 양이 진공 펌프가 테스트 챔버 내부의 조건을 공간과 같이 유지하기에는 너무 빠릅니다.
이 연구는 Joint Advanced Propulsion Institute의 일부 지원을 받았습니다.