Afbeelding tegoed: NASA / JPL
Een nieuw ontwerp van een ionenmotor, in overweging genomen voor NASA's Jupiter Icy Moons Orbiter-missie, is met succes getest. Dit was de eerste prestatietest van het Nuclear Electric Xenon Ion System, dat een kernreactor zal gebruiken om elektriciteit op te wekken voor de ionenmotor van het ruimtevaartuig - eerdere ionenmotoren, zoals op Deep Space 1 en SMART-1, werken op zonne-energie. De nieuwe motor werkte met 10 keer de stuwkracht van Deep Space 1 en zou 10 jaar moeten kunnen draaien; genoeg tijd om elk van de ijzige manen van Jupiter te bezoeken, die potentiële kandidaten voor het leven zijn.
Een nieuw ontwerp van een ionen-voortstuwingsmotor, een van de vele kandidaat-voortstuwingstechnologieën die worden bestudeerd door NASA's Project Prometheus voor mogelijk gebruik op de voorgestelde Jupiter Icy Moons Orbiter-missie, is met succes getest door een team van ingenieurs van NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië.
Het evenement markeerde de eerste prestatietest van de Nuclear Electric Xenon Ion System (Nexis) ionenmotor onder de hoge efficiëntie, hoog vermogen en hoge stuwkracht die nodig zijn voor gebruik in nucleaire elektrische voortstuwingstoepassingen. Voor deze test werd de Nexis-motor aangedreven met commerciële elektrische stroom. Ionenmotoren die op het voorgestelde Jupiter Icy Moons Orbiter-ruimtevaartuig werden gebruikt, zouden hun energie uit een kernreactor aan boord halen. De ionenmotoren, of elektrische stuwraketten, zouden de orbiter rond elk van de ijzige werelden stuwen om Jupiter - Ganymede, Callisto en Europa - te draaien om op grote schaal hun make-up, geschiedenis en potentieel voor het behoud van het leven van dichtbij te onderzoeken.
"Op de allereerste dag van prestatietests toonde de Nexis-boegschroef een van de hoogste efficiëntie van alle xenon-ionen-boegschroeven die ooit zijn getest", zegt Dr. James Polk, de hoofdonderzoeker van de ionenmotor die in ontwikkeling is bij JPL.
De test werd uitgevoerd op 12 december in dezelfde vacuümkamer bij JPL, waar eerder dit jaar de reserve-ionen-boegschroef van de Deep Space 1 het all-time uithoudingsrecord van 30.352 uur (bijna 3,5 jaar) continu bedrijf vestigde. De Nexis-motor werkte met een vermogen van meer dan 20 kilowatt, bijna 10 keer die van de Deep Space 1-boegschroef, wat een grotere stuwkracht en uiteindelijk hogere snelheden van ruimtevaartuigen mogelijk maakt voor een bepaalde massa van het ruimtevaartuig. Het is ontworpen om twee ton drijfgas te verwerken, 10 keer de capaciteit van de Deep Space 1-motor, en om 10 jaar te werken, twee tot drie keer de levensduur van de Deep Space 1-boegschroef.
Teamleden die aan de Nexis-engine werkten, hielpen ook bij de ontwikkeling van de eerste ionenmotor ooit gevlogen op NASA's zeer succesvolle Deep Space 1-missie, die 12 geavanceerde technologieën met een hoog risico valideerde, waaronder het gebruik van de eerste ionenmotor in de ruimte.
"De Nexis-boegschroef is een grotere, hoogwaardige nakomeling van de Deep Space 1-boegschroef die zijn buitengewone levensduur bereikt door het metaal, dat voorheen in belangrijke componenten werd gebruikt, te vervangen door geavanceerde materialen op koolstofbasis", zegt Tom Randolph, de programmamanager van Nexis bij JPL . "De revolutionaire prestaties van de boegschroef zijn het resultaat van een uitgebreid ontwerpproces, waaronder simulaties met behulp van gedetailleerde computermodellen die zijn ontwikkeld en gevalideerd met de Deep Space 1-levensduurtest en andere componenttestgegevens."
In tegenstelling tot de korte brandwonden met hoge stuwkracht van de meeste chemische raketmotoren die vaste of vloeibare brandstoffen gebruiken, straalt de ionenmotor slechts een zwakke blauwe gloed uit van elektrisch geladen atomen van xenon - hetzelfde gas dat wordt aangetroffen in fotoflitsbuizen en in veel vuurtorens. De stuwkracht van de motor is net zo zacht als de kracht die wordt uitgeoefend door een vel papier dat in de palm van je hand wordt vastgehouden. Op lange termijn kan de motor echter 20 keer meer stuwkracht per kilogram brandstof leveren dan traditionele raketten.
De sleutel tot de ionentechnologie is de hoge uitlaatsnelheid. De ionenmotor kan op een paar honderd gram drijfgas per dag draaien, waardoor hij licht van gewicht is. Minder gewicht betekent minder lanceringskosten, maar toch kan een door ionen aangedreven ruimtevaartuig veel sneller en verder gaan dan elk ander ruimtevaartuig.
“Deze test, in combinatie met de recente test van de High Power Electric Propulsion-ionenmotor in het Glenn Research Center van NASA, is een ander voorbeeld van de vooruitgang die we boeken bij het ontwikkelen van de technologieën die nodig zijn om vlaggenschip-ruimteverkenningsmissies in het hele zonnestelsel en daarbuiten te ondersteunen. , 'Zei Alan Newhouse, directeur van Project Prometheus. "We hebben ons team uitgedaagd met moeilijke prestatiedoelen en ze laten zien dat ze creatief kunnen zijn in het overwinnen van technische uitdagingen."
NASA's Project Prometheus doet strategische investeringen in kernsplijting van ruimtevaarttechnologie en elektrische voortstuwingstechnologieën die een nieuwe klasse van missies naar het buitenste zonnestelsel mogelijk zouden maken, met mogelijkheden die veel verder gaan dan mogelijk is met de huidige energie- en voortstuwingssystemen. De eerste dergelijke missie die wordt bestudeerd, de Jupiter Icy Moon Orbiter, zou in het komende decennium worden gelanceerd en NASA aanzienlijk verbeterde wetenschappelijke en telecommunicatiemogelijkheden en opties voor missieontwerp bieden. In plaats van slechts honderden watt aan elektriciteit op te wekken, zoals de Cassini- of Galileo-missies, die gebruikmaakten van radio-isotoop thermo-elektrische generatoren, zou de Jupiter Icy Moons Orbiter tot tienduizenden watt aan vermogen kunnen hebben, waardoor het potentiële wetenschappelijke rendement vele malen toeneemt.
De ontwikkeling van de Nexis-ionengine wordt uitgevoerd door een team van ingenieurs van JPL; Aerojet, Redmond, Wash .; Boeing Electron Dynamic Devices, Torrance, Californië .; Marshall Space Flight Center van de NASA, Huntsville, Ala .; Colorado State University, Fort Collins, Colo .; Georgia Institute of Technology, Atlanta, Ga .; en de Aerospace Corporation, Los Angeles, Californië.
Ga voor meer informatie over Project Prometheus op internet naar: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
Informatie over de voorgestelde Jupiter Icy Moons Orbiter-missie is verkrijgbaar bij: NASA Jimo MIssion.
Oorspronkelijke bron: NASA / JPL News Release
