Ang Fuel-Efficient T6 Ion Thrusters ay Ipapadala BepiColombo sa Mercury sa pamamagitan ng 2024

Ang pinakamadaling paraan upang ipaliwanag ang espasyo sa paggalugad ng isang ion thruster sa isang rocket ay ihambing ang mga ito sa simpleng "Tortoise and the Hare" style: Ang mas mabilis ng dalawa - sa kasong ito, ang rocket - ay hindi laging manalo sa lahi.

"Ang liyebre ay isang sistema ng pagpapaandar ng kemikal at isang misyon kung saan maaari mong sunugin ang pangunahing engine sa loob ng 30 minuto o isang oras at pagkatapos ay para sa karamihan ng misyon na iyong binabantayan," sabi ni Michael Patterson, senior technologist para sa In-Space Propulsion Technologies Program ng NASA. Kabaligtaran. "Sa pamamagitan ng electric propulsion, ito ay tulad ng pagong, sa na ikaw ay mabagal sa unang spacecraft bilis ngunit patuloy mong thrust sa isang mahabang tagal - maraming libu-libong oras - at pagkatapos ay ang spacecraft nagtatapos up pagpili ng isang napakalaking delta sa bilis."

Ang mga thrusters ng Ion ay gagamitin sa misyon ng European Space Agency (ESA) sa Mercury. Ang BepiColombo (marahil ang pinaka-British tunog spacecraft sa petsa) ay ilunsad sa 2017, lumipad sa pamamagitan ng Venus sa 2019 at 2020, at nakunan ng Mercury's gravity sa 2024.

Ang spacecraft ay gagamit ng mga espesyal na idinisenyong T6 ion thrusters na magpapahintulot sa ESA na pag-aralan ang pinakamalalim na planeta ng ating kalawakan sa isang misyon ng halos pitong taon. Ang dalawang orbiters mula sa ESA at ang Japanese Space Agency (JAXA) na ipinakalat ng BepiColombo ay magagawang pag-aralan din ang ibabaw ng planeta para sa isang taon ng Earth.

Ang logistics ng mahabang paglalakbay ay hindi posible na walang ion thruster na teknolohiya, kung saan ang Patterson ay umuunlad sa loob ng maraming taon bilang design engineer para sa Deep Space 1 Dawn mission ng NASA at ang prinsipyo na investigator sa NASA's Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) propulsion system. Sinabi niya na ang tech ay nag-aalok ng mas mataas na kahusayan sa gasolina, ang kakayahang magpunta sa mas matagal na misyon (tulad ng ginagawa ng BepiColombo), at isang mas kaunting gastos na pamamaraan sa pag-aalis. Sa kasalukuyan, sabi niya, 50 porsiyento ng mass ng rocket ay nakatuon sa mga propeller ng kemikal.

"May mga tipikal na rocket thrusters gumagastos ka ng kalahati ng iyong sasakyan (mass) upang maglagay ng prophelist sa kalawakan upang maitulak ang anumang nais mong itulak sa susunod na lokasyon," sabi ni Patterson. "Sa pamamagitan ng pag-aalis ng sistemang pagpapaandar ng kemikal na nakasakay sa spacecraft at paglagay sa electric propulsion, maaari mong baguhin ang numerong iyon pababa nang malaki upang marahil ay 10, 15, o 20 porsiyento ng kabuuang masa."

Ang gridded electrostatic ion thrusters, tulad ng T6, ay gumagamit ng xenon gas bilang propellant. Ang ESA propulsion engineer na si Neil Wallace ay nagsabi sa isang release na, sa pag-aakala na ang "parehong mass ng propellant," ang T6 thrusters ay maaaring mapabilis sa isang bilis "15 beses na mas malaki kaysa sa isang maginoo kemikal thruster."

Ang pagkakaroon ng mga cost efficient na paraan upang ilunsad ang mga rockets ay, siyempre, ang pokus ng SpaceX, tulad ng itinatag ng kumpanya na itinatag ng Elon Musk kamakailan ay maaari itong gamitin muli ang mga rockets at iparating ang mga ito sa mga drone sa karagatan.

Gayunpaman, ang pagpapaandar ng ion, na kung saan ay magiging isang boon sa mga gastos sa paggalugad sa espasyo ng gasolina, ay umusbong sa "gleysyal" na bilis, ayon kay Patterson.

"Ang rate ng aplikasyon ng teknolohiya sa pamamagitan ng NASA at ng European Space Agency ay nasa kaunting mababang bilis," sabi niya. "Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga consumer electronics, sa pagitan ng konsepto at application, ito ay tumatagal ng siyam hanggang 12 buwan. Ang susunod na mga sistema ng pagpapaandar ng ion, na pinapalitan ang mga makina na aking itinayo at nasubok 15 taon na ang nakalilipas ngayong buwan; pinag-uusapan natin ang pinakamaagang aplikasyon na nangyayari sa 2021."

Ang NASA, sa linggong ito, ay nagbigay ng award sa kumpanya na nakabase sa California na Aerojet Rocketdyne ng isang $ 67 milyon, 36-buwang kontrata upang bumuo ng solar powered ion engine, na maaaring pahabain ang buhay ng misyon mas matagal kaysa sa mataas na mahusay na gasolina na pinatatakbo ng mga engine ng ion sakay sa BepiColombo.

Sa ngayon, ang mga thrust ng T6 ion na nagpapalakas sa BepiColombo ng EAS, kasama ang ilang tulong mula sa solar-electric at chemical propellant thrusters, ay magiging makapangyarihang sapat na upang patnubayan ang spacecraft para sa buong pitong taong misyon, samantalang ang mga siyentipiko, noong nakaraan, ay nagkaroon ng upang umasa sa pamamaraan ng tirador gamit ang gravitational pull ng isang planeta - Ang Martian estilo.

Ang misyon ng EAS ay mabilis na papalapit at ang ahensya ay nakumpleto lamang ang pagsubok ng bagong T6 thrusters, na kung saan ay ang mas malaking kapatid na lalaki sa T5, sa linggong ito. Sinabi ni Patterson na ipapatupad din ng NASA ang ilang mga ion-thruster based mission sa 2020s.

Sinabi ni Patterson na nakagawa na ng NASA ang orbital surveillance sa lahat ng mga "relatibong madali" na bagay sa pagpapaandar ng kemikal, ngunit kakailanganin nito ang mga sistema ng ion upang makapunta sa mas mataas na mga target na halaga, tulad ng mas maliit, higit na maabot na mga buwan at mga asteroid na mas mahirap i-orbit nang walang matatag na pagpaparusa kakayahan ng isang ion thruster.

"Ngayon, nakakakuha ka ng mas kagiliw-giliw na agham tulad ng pagpasok ng orbits ng buwan ng Saturn o Jupiter o Mars at paggawa ng nakakaintriga na agham kung saan may potensyal na para sa pagsubok ng buhay sa ibang lugar," sabi ni Patterson. "Ang mga ito ay may mataas na layunin sa pang-agham na halaga ngunit ang mga ito ay talagang mahirap gawin mula sa isang paninindigan ng pagpapaandar."