Bildekreditt: NASA / JPL
Et nytt ionemotordesign, under vurdering av NASAs Jupiter Icy Moons Orbiter-oppdrag, har blitt vellykket testet. Dette var den første ytelsestesten av Nuclear Electric Xenon Ion System, som vil bruke en kjernefysisk reaktor til å generere strøm til romfartøyets ionemotor - tidligere ionemotorer, som på Deep Space 1 og SMART-1 er solcirkeldrevet. Den nye motoren opererte med 10 ganger kraft fra Deep Space 1, og skal kunne gå i 10 år; nok tid til å besøke hver av Jupiters isete måner som er potensielle kandidater for livet.
En ny design av ionefremgangsmotorer, en av flere fremdriftsteknologier for kandidater som er undersøkt av NASAs Project Prometheus for mulig bruk på det foreslåtte Jupiter Icy Moons Orbiter-oppdraget, har blitt vellykket testet av et team av ingeniører ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
Arrangementet markerte den første ytelsestesten av Nuclear Electric Xenon Ion System (Nexis) ionemotoren ved de høye virkningsgradene, kraftige og høye drivkraftforholdene som er nødvendige for bruk i kjernelektrisk fremdriftsapplikasjoner. For denne testen ble Nexis-motoren drevet med kommersiell elektrisk kraft. Ionmotorer som ble brukt på det foreslåtte romfartøyet Jupiter Icy Moons Orbiter, ville trekke kraften sin fra en kjernefysisk reaktor ombord. Ionmotorene, eller elektriske thrustere, ville drive banebanen rundt hver av de iskalde verdenene som kretser rundt Jupiter - Ganymede, Callisto og Europa - for å utføre omfattende, nært utvalg av sminke, historie og potensial for å opprettholde livet.
"Den aller første dagen med ytelsestesting, demonstrerte Nexis-thrusteren en av de høyeste effektivitetene av noen xenon-ion-thruster som noen gang er testet," sier Dr. James Polk, hovedetterforsker av ionemotoren under utvikling hos JPL.
Testen ble utført 12. desember i det samme vakuumkammeret på JPL der Deep Space 1 flight ion ion thruster tidligere i år satte utholdenhetsrekord for hele tiden på 35352 timer (nesten 3,5 år) kontinuerlig drift. Nexis-motoren opererte med et effektnivå på over 20 kilowatt, nesten 10 ganger så mye som for Deep Space 1-thrusteren, noe som muliggjør større skyvekraft og til slutt høyere romfartøyhastigheter for en gitt romfartsmasse. Den er designet for å behandle to tonn drivmiddel, 10 ganger kapasiteten til Deep Space 1-motoren, og bruke i 10 år, to til tre ganger Deep Space 1-thrusterlevetiden.
Teammedlemmer som jobber med Nexis-motoren hjalp også til med å utvikle den første ionemotoren som noensinne er fløyet på NASAs meget vellykkede Deep Space 1-oppdrag, som validerte 12 avanserte teknologier med høy risiko, blant dem bruken av den første ionemotoren i verdensrommet.
"Nexis-thrusteren er en større, høy ytelse etterkommer av Deep Space 1-thrusteren som oppnår sin ekstraordinære levetid ved å erstatte metallet, som tidligere er brukt i nøkkelkomponenter, med avanserte karbonbaserte materialer," sa Tom Randolph, Nexis programleder ved JPL . "Thrusterens revolusjonerende ytelse er resultatet av en omfattende designprosess inkludert simuleringer ved bruk av detaljerte datamodeller som er utviklet og validert med Deep Space 1 livstest og andre testdata for komponentene."
I motsetning til de korte, kraftige forbrenningene fra de fleste kjemiske rakettmotorer som bruker fast eller flytende drivstoff, avgir ionemotoren bare en svak blå glød av elektrisk ladede atomer av xenon - den samme gassen som finnes i fotolysrør og i mange fyrtårnspærer. Skyvet fra motoren er like skånsom som kraften som utøves av et ark papir som holdes i håndflaten. På lang sikt kan motoren imidlertid levere 20 ganger så mye kraft per kilo drivstoff enn tradisjonelle raketter.
Nøkkelen til ioneteknologien er dens høye eksoshastighet. Ionmotoren kan kjøre på noen hundre gram drivmiddel per dag, noe som gjør den lett. Mindre vekt betyr mindre kostnader å sjøsette, men et ionefylt romfartøy kan likevel gå mye raskere og lenger enn noe annet romfartøy.
Denne testen, i kombinasjon med den nylige testen av High Power Electric Propulsion ion-motoren ved NASAs Glenn Research Center, er et annet eksempel på fremdriften vi gjør med å utvikle teknologiene som er nødvendige for å støtte flaggskipets utforskningsoppdrag i hele solsystemet og utover , ”Sa Alan Newhouse, direktør, Project Prometheus. "Vi har utfordret teamet vårt med vanskelige resultatmål, og de viser evnen til å være kreative i å overvinne tekniske utfordringer."
NASAs Project Prometheus foretar strategiske investeringer i romkjerne-klyvingskraft og elektriske fremdriftsteknologier som vil muliggjøre en ny klasse av oppdrag til det ytre solsystemet, med kapasiteter langt utover de som er mulig med dagens kraft- og fremdriftssystemer. Det første slike oppdrag som ble undersøkt, Jupiter Icy Moon Orbiter, ville starte i løpet av det neste tiåret og gi NASA betydelig forbedrede vitenskapelige og telekommunikasjonsevner og alternativer for oppdragsdesign. I stedet for å generere bare hundrevis av watt strøm som Cassini- eller Galileo-oppdragene, som brukte radioisotope termoelektriske generatorer, kunne Jupiter Icy Moons Orbiter ha opptil titusenvis av watt kraft, noe som øker den potensielle vitenskapelige avkastningen mange ganger.
Utvikling av Nexis ion-motoren blir utført av et team av ingeniører fra JPL; Aerojet, Redmond, Wash .; Boeing Electron Dynamic Devices, Torrance, California; NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala .; Colorado State University, Fort Collins, Colo .; Georgia Institute of Technology, Atlanta, Ga .; og Aerospace Corporation, Los Angeles, Calif.
For mer informasjon om Project Prometheus på Internett, besøk: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
Informasjon om den foreslåtte Jupiter Icy Moons Orbiter-oppdraget er tilgjengelig på: NASA Jimo MIssion.
Originalkilde: NASA / JPL News Release
