Yakıt Verimli T6 İyon İticileri 2024'te BepiColombo'yu Merkür'e Gönderecek

Bir iyon iticisinin bir roket üzerindeki uzay keşif faydasını açıklamanın en basit yolu, onları basit “Kaplumbağa ve Tavşan” tarzında karşılaştırmaktır: İkisinin daha hızlı - bu durumda, roket - her zaman yarışı kazanmaz.

NASA’nın Yerinde Tahrik Teknolojileri Programı’nın kıdemli teknoloji uzmanı Michael Patterson “Tavşan, kimyasal itici bir sistem ve ana motoru 30 dakika veya bir saat boyunca ateşleyebileceğiniz bir misyon ve daha sonra yaklaştığınız görev için” dedi. Ters. “Elektrikli tahrik ile, kaplumbağa gibi, ilk uzay aracı hızında çok yavaş gidiyorsunuz ama sürekli olarak çok uzun bir süre boyunca itiyorsunuz - binlerce saat - ve sonra uzay aracı hıza göre çok büyük bir delta toplayarak sona eriyor.”

İyon iticileri Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) Mercury misyonunda kullanılacak. BepiColombo (belki de bugüne kadarki en son İngiliz uzay aracı) 2017 yılında piyasaya sürülecek, 2019 ve 2020 yıllarında Venüs'ten uçacak ve 2024'te Mercury’nin yerçekimi tarafından yakalanacak.

Uzay aracı, ESA'nın galaksimizin en içteki gezegenini yaklaşık yedi yıllık bir görev süresi boyunca incelemesini sağlayacak özel tasarlanmış T6 iyon iticileri kullanacak. BepiColombo tarafından dağıtılan ESA ve Japon Uzay Ajansı'ndan (JAXA) gelen iki yörünge aynı zamanda bir Dünya yılı için gezegenin yüzeyini analiz edebilecektir.

Uzun yolculukların lojistiği, Patterson’un NASA’nın Deep Space 1 Dawn görevi için tasarım mühendisi ve NASA’nın Evrimsel Xenon İtici (NEXT) itiş sistemi üzerine araştırma yapan ilk araştırmacı olarak yıllardır geliştirdiği iyon itici teknolojisi olmadan mümkün olmazdı. Teknolojinin çok daha yüksek yakıt verimliliği, daha uzun görevlere devam etme kabiliyeti (BepiColombo tarafından yapılanlar gibi) ve daha düşük maliyetli yasaklayıcı alma prosedürü sunduğunu söyledi. Şu anda bir roketin kütlesinin yüzde 50'sinin kimyasal yakıtlara ithaf edildiğini söylüyor.

Patterson, “Tipik roket iticileri ile fırlatma aracınızın yarısını (kütlesini) sadece bir sonraki yere itmek istediğiniz şeyi itmek için uzaya itmek için harcıyorsunuz” diyor. “Uzay gemisindeki kimyasal tahrik sistemini ortadan kaldırarak ve elektrik tahrikini koyarak, bu sayıyı çarpıcı bir şekilde toplam kütlenin yüzde 10, 15 veya 20'sine kadar değiştirebilirsiniz.”

T6 gibi ızgara elektrostatik iyon iticileri, itici olarak ksenon gazını kullanır. ESA itiş mühendisi Neil Wallace, “aynı itici kütle” olduğu varsayımıyla T6 iticilerin “geleneksel kimyasal iticiden 15 kat daha yüksek” bir hıza bile çıkabileceğini söyledi.

Elon Musk'un kurduğu şirketin yakın zamanda roketleri yeniden kullanabileceğini ve onları okyanusta inen uçuruma inebileceğini gösterdiği gibi, roket fırlatmanın düşük maliyetli yollarıyla kuşkusuz SpaceX'in odağı olmuştur.

Ancak, uzay araştırmaları yakıt maliyetlerinin bir nimetini oluşturacak olan iyon itici gücü “buzul” hızında ilerledi, diye işaret ediyor Patterson.

“NASA ve Avrupa Uzay Ajansı tarafından teknolojinin uygulama oranı oldukça düşük” diyor. “Tüketici elektroniğinden, konsept ve uygulama arasında konuşuyorsak, dokuz ila 12 ay sürer. Bu ay 15 yıl önce kurduğum ve test ettiğim motorların yerini alan bir sonraki iyon tahrik sistemleri; 2021'de gerçekleşen en erken uygulamadan söz ediyoruz. ”

NASA, bu hafta, Kaliforniya merkezli şirket Aerojet Rocketdyne'ye, BepiColombo'daki yüksek verimli yakıtla çalışan iyon motorlarından daha uzun süre görev ömrünü uzatabilecek güneş enerjili iyon motorları geliştirmek için 67 milyon dolarlık 36 aylık bir sözleşme verdi.

Şimdilik, EAS'ın BepiColombo seyahatine güç veren T6 iyon iticileri, güneş-elektrik ve kimyasal itici iticilerin yardımı ile, yedi yıl süren görev boyunca uzay aracını yönlendirecek kadar becerikli olacaklardı. Bir gezegenin yerçekimsel çekişini kullanarak sapan yöntemine güvenmek Marslı tarzı.

EAS’in görevi hızla yaklaşıyor ve ajans bu hafta T5’in en büyük kardeşi olan yeni T6 iticileri testini tamamladı. Patterson, NASA'nın 2020'lerde birçok iyon itici güç misyonu da uygulayacağını söyledi.

Patterson, NASA'nın, kimyasal tahrikli tüm “nispeten kolay” nesnelerin yörüngesel gözetimini zaten yaptığını, ancak daha küçük, daha uzaklara ulaşan aylar ve daha zor yörüngede daha zor olan asteroitler gibi daha yüksek değerli hedeflere ulaşmak için iyon sistemlerine ihtiyaç duyacağını söyledi. Bir iyon iticisinin sabit düzeltme yetenekleri.

Patterson, “Şimdi, Satürn veya Jüpiter veya Mars aylarının yörüngelerine girmek ve başka bir yerde yaşamı test etme potansiyeli olan ilgi çekici bilimi yapmak gibi daha ilginç bir bilime ulaşıyorsunuz” diyor. “Bunlar bilimsel olarak yüksek değere sahip hedefler ama itme açısından gerçekten zorlar.”