Helicon-reaktor i drift. Bildekreditt: ESA Klikk for å forstørre
ESA har bekreftet prinsippet om en ny romtruster som til slutt kan gi mye mer trykk enn dagens elektriske fremdriftsteknikker. Konseptet er et genialt inspirert av den nordlige og sørlige auroraen, glødene på himmelen som signaliserer økt solaktivitet.
? I hovedsak utnytter konseptet et naturfenomen vi ser foregår i verdensrommet ,? sier Dr. Roger Walker fra ESAs Advanced Concepts Team. “Når solvinden, en? Plasma? av elektrifisert gass frigitt av solen, treffer det magnetiske feltet på jorden, det skaper en grense som består av to plasmalag. Hvert lag har forskjellige elektriske egenskaper, og dette kan akselerere noen partikler av solvinden over grensen, noe som får dem til å kollidere med jordas atmosfære og skape auroraen. "
I hovedsak er et dobbeltlag i plasma den elektrostatiske ekvivalent til en foss. Akkurat som vannmolekyler henter energi når de faller mellom de to forskjellige høydene, så henter elektrisk ladede partikler energi når de beveger seg gjennom lagene med forskjellige elektriske egenskaper.
Forskerne Christine Charles og Rod Boswell ved det australske nasjonale universitetet i Canberra, opprettet først dobbeltlag i plasma i laboratoriet deres i 2003 og innså at deres akselererende egenskaper kunne muliggjøre nye romfartøy-skyver. Dette førte til at gruppen utviklet en prototype kalt Helicon Double Layer Thruster.
Den nye ESA-studien, utført som en del av ESAs Ariadna akademiske forskningsprogram i tilknytning til Ecole Polytechnique, Paris, bekrefter de australske funnene ved å vise at dobbeltlaget under nøye kontrollerte forhold kunne dannes og forblir stabilt, noe som tillater konstant akselerasjon av ladede partikler i en bjelke. Studien bekreftet også at stabile dobbeltlag kunne lages med forskjellige drivgassblandinger.
? Samarbeidet har vært helt utmerket ,? sier Dr. Pascal Chabert fra Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas, Ecole Polytechnique. ? Det har vært et skikkelig kick-off for meg og har gitt meg mange nye ideer for plasma fremdriftskonsepter å undersøke med Advanced Concepts Team. Den nye retningen for laboratoriet vårt hadde ført til patent på en lovende ny elektrisk fremdriftsinnretning kalt en elektronegativ plasma-thruster.
For å lage det doble laget, skapte Chabert og kollegene et hulrør som ble viklet opp en radioantenne. Argongass ble kontinuerlig pumpet inn i røret og antennen overførte helicoidal radiobølger på 13 megahertz. Dette ioniserte argonet og skapte et plasma. Et divergerende magnetfelt i enden av røret tvang deretter plasmaet til å forlate røret til å ekspandere. Dette tillot to forskjellige plasmaer å bli dannet, oppstrøms i røret og nedstrøms, og så ble dobbeltlaget opprettet ved deres grense. Dette akselererte ytterligere argonplasma fra røret inn i en supersonisk bjelke, og skapte skyvekraft.
Beregninger antyder at en helikon-dobbeltlags thruster vil ta litt mer plass enn den viktigste elektriske thrusteren på ESAs SMART-1-oppdrag, men likevel kan den potensielt levere mange ganger mer kraft ved høyere krefter på opptil 100 kW, samtidig som den gir en lignende drivstoffeffektivitet.
I de neste trinnene vil ESA nå konstruere en detaljert datasimulering av plasmaet i og rundt thrusteren og bruke laboratorieresultatene for å bekrefte dens nøyaktighet, slik at ytelsen i rommet kan vurderes fullt ut og større eksperimentelle thrustere med høy effekt kan bli undersøkt i fremtiden.
Originalkilde: ESA Portal
