Helicon reaktor v provozu. Obrazový kredit: ESA Klikněte pro zvětšení
ESA potvrdila zásadu nového vesmírného raketového pohonu, který může v konečném důsledku přinést mnohem větší tah než současné techniky elektrického pohonu. Koncept je důmyslný, inspirovaný severní a jižní polární záře, záře na obloze, které signalizují zvýšenou sluneční aktivitu.
„Koncept v podstatě využívá přirozený jev, který vidíme v prostoru,“ říká dr. Roger Walker z týmu ESA pro pokročilé koncepty. "Když sluneční vítr,? Plazma?" elektrizovaného plynu uvolňovaného Sluncem, zasáhne magnetické pole Země, vytvoří hranici tvořenou dvěma plazmovými vrstvami. Každá vrstva má odlišné elektrické vlastnosti a to může urychlit některé částice slunečního větru přes hranici, což způsobí jejich střet s atmosférou Země a vytvoření polární záře. “
Plazmatická dvojitá vrstva je v podstatě elektrostatickým ekvivalentem vodopádu. Stejně jako molekuly vody nabírají energii, když padají mezi dvěma různými výškami, tak elektricky nabité částice nabírají energii, když procházejí vrstvami různých elektrických vlastností.
Vědci Christine Charles a Rod Boswell na australské národní univerzitě v Canberře poprvé vytvořili ve své laboratoři plazmatické dvojvrstvy v roce 2003 a uvědomili si, že jejich urychlovací vlastnosti by mohly umožnit nové raketové rakety. To vedlo skupinu k vývoji prototypu nazvaného Helicon Double Layer Thruster.
Nová studie ESA, která byla provedena v rámci akademického výzkumného programu Ariadna ve spolupráci s organizací Ecole Polytechnique v Paříži, potvrzuje australská zjištění tím, že ukazuje, že za pečlivě kontrolovaných podmínek by mohla být vytvořena dvojitá vrstva a zůstala stabilní, což umožní konstantní akceleraci nabitých částic v paprsku. Studie také potvrdila, že lze vytvořit různé dvojité vrstvy s různými směsmi pohonných plynů.
„Spolupráce byla naprosto vynikající,“ říká dr. Pascal Chabert z Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas, Ecole Polytechnique. „Byl to pro mě opravdový výkop a dal mi spoustu nových nápadů pro koncepty pohonu v plazmě, abych je mohl prozkoumat s týmem Advanced Concepts Team. Nový směr pro naši laboratoř vedl k patentu na slibné nové elektrické pohonné zařízení zvané Elektronegativní plazmový rakev.?
Aby vytvořili dvojitou vrstvu, vytvořili Chabert a kolegové dutou trubici, kolem které byla navinuta anténa rádia. Do trubice byl nepřetržitě pumpován argonový plyn a anténa přenášela helikální radiové vlny o velikosti 13 megahertzů. To ionizovalo argon za vzniku plazmy. Rozbíhající se magnetické pole na konci zkumavky pak donutilo plazmu opouštět trubku expandovat. To umožnilo vytvoření dvou různých plazmatů, proti proudu uvnitř trubice a po proudu, a tak se na jejich hranici vytvořila dvojitá vrstva. To urychlilo další argonovou plazmu z trubice do nadzvukového paprsku, čímž se vytvořil tah.
Výpočty naznačují, že helicon dvouvrstvý pohon by zabíral trochu více prostoru než hlavní elektrický pohon na ESA SMART-1 mise, ale mohl by potenciálně dodat mnohonásobně více tahu při vyšších výkonech až do 100 kW, přičemž by poskytl podobný účinnost paliva.
V dalších krocích ESA nyní sestaví podrobnou počítačovou simulaci plazmy v a okolo thrusteru a použije laboratorní výsledky k ověření její přesnosti, takže lze plně posoudit výkon v prostoru a získat větší experimentální trysky s velkým výkonem. v budoucnu.
Původní zdroj: ESA Portal
