Якщо ви збираєтеся літати в космосі, вам потрібна якась система руху. Нова технологія підштовхування під назвою Helicon Double Layer Thruster може бути ще ефективнішою зі своїм паливом. Доктор Крістін Чарльз з Австралійського національного університету в Канберрі - винахідник.
Послухайте інтерв'ю: Прототип плазмотрона (5,5 МБ)
Або підпишіться на Podcast: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер: Чи можете ви мені ознайомитись із придуманою вами технологією, що висувається?
Д-р Крістін Чарльз: Гаразд, цей дросель називається HDLT, що розшифровується як двошаровий тягач Helicon, і це новий тип застосування плазмових дроселів для подорожей у глибокому космосі. На задньому плані - наш досвід у галузі плазмових технологій, космічної плазми, обробки плазми для обробки поверхонь та різноманітних інших застосувань.
Фрейзер: Отже, улюблений двигун космічної розвідки, встановлений в наші дні, - це іонний двигун, який продемонстрував досить хороші показники як двигун з економією палива. Як двигун, над яким ви працюєте, відноситься до іонного двигуна? Чи можете ви дати людям певний контекст?
Доктор Чарльз: Так, є деякі загальні аспекти та деякі дуже різні аспекти. Отже, спочатку іонний двигун був успішно розроблений за останні - я не знаю - близько 50 років. Зараз він досить розвинений. Але у тягача HD є деякі цікаві переваги. По-перше, він не використовує ніяких електродів. Отже, в іонному двигуні у вас є ряд сіток для прискорення іона. Отже, у нашого тяги немає електродів, у нас є новий тип механізму прискорення, який ми називаємо подвійним шаром. Ось чому ми називаємо це HDLT: Helicon Double Layer Thruster. У нього немає електродів, а значить, він тривалий термін експлуатації, оскільки у вас немає ерозії електродів. І другий, дійсно важливий аспект - якщо ви подивитесь на пристрої, такі як іонні двигуни, вони виділяють іони. Тож для нейтралізації цих іонів потрібно мати зовнішнє джерело електронів, і це, як правило, робиться другим пристроєм збоку від тятива, який називається порожнистим катодним пристроєм. Насправді у вас два пристрої на іонному двигуні. І часто тому, що вони бояться, що ці порожнисті катодні пристрої можуть вийти з ладу, вони накладають два з них, щоб збільшити термін експлуатації. Але в HDLT ми насправді випромінюємо плазму, яка сама по собі містить сверхзвуковий іонний промінь. Таким чином, у нас є надзвуковий іонний промінь, який є основним джерелом тяги, коли він виходить з тяги, але у нас також є плазма, яка випромінює достатньо електронів для нейтралізації пучка. Тому нам не потрібен цей зовнішній пристрій, який є нейтралізатором. Це дуже добре, адже це може забезпечити безпеку та простоту - немає рухомих частин - тому це робить HDLT досить привабливим для дуже глибоких подорожей по космосу; тривалий термін експлуатації. І ще одна перевага полягає в тому, що, оскільки ми використовуємо другу концепцію, яка називається плазмою гелікону, це дуже ефективний спосіб передачі електроенергії в заряджені частинки плазми. Це означає, що ми можемо отримати справді щільні плазми з великою кількістю іонів і можемо нарощувати потужність. Отже, ми, мабуть, можемо піднятися до 100 кіловат. Це ще не було зроблено в прототипі, тому що наш перший прототип був лише 1 кіловат. Але інші експерименти дозволяють припустити, що з нашим типом плазми ми можемо реально розширювати потужність, а для цього з іонним двигуном, головне, головне, що коли ви піднімаєтеся вище кількох кіловат, у вас повинен бути скупчення тяги.
Тому я б сказав, що для HDLT дуже ранні дні, але основними перевагами є збільшений термін експлуатації, простота, масштабованість та безпека. І це також досить економічно, що дуже добре.
Фрейзер: Що стосується продуктивності, іонні двигуни можуть гасити тягу ваги аркуша паперу, але вони можуть це робити роками та роками та нарощувати тягу. Ви хочете сказати, що ви можете покласти більше тяги?
Д-р Чарльз: На даний момент іонні двигуни, безумовно, найкращі за тягою, на кіловат, на даний момент. І прототип HDLT, який є лише концепцією, і менше 1 кіловат, не відповідає цілі. Якщо взяти приклад іонного двигуна, він зазвичай має 100 мілі ньютонів на один кіловат. На даний момент ми говоримо, мабуть, у 3-5 разів менше, але ви повинні бачити, що у нас не було 20 років розвитку. Це перші дні, і ми, безумовно, можемо вдосконалити технологію.
Фрейзер: І тоді, як я розумію, Європейське космічне агентство підхопило технологію і проводить деякі внутрішні тестування. І як це пішло на них?
Доктор Чарльз: Гаразд, у них було кілька проектів. Перше, що ми мали грант в Австралії від фінансуючого агентства, і це було протягом 2004-2005 років. І ми розробили і виготовили перший прототип HDLT, який ми привезли в ESA в квітні минулого року і який ми протестували протягом місяця. Ми мали обмежене фінансування, тому ми не могли його протестувати більше місяця. І це показало, що всі аспекти тяги справно працювали. Але ми перевірили всі сили, що могли, і у нас був різний тиск газу тощо. У нас не було діагностики, яка була нам необхідна для вимірювання тяги, тому ми не знали, що таке справжня тяга. У нас є тяга, яку ми можемо виміряти з іонного променя в Австралії - це ще треба зробити. І на основі цієї зовсім нової концепції подвійного шару, в якій нам довелося переконати людей. І ESA подумала, що це дійсно цікаво, тому вони вирішили провести незалежне дослідження, щоб перевірити ефект подвійного шару. Це основна концепція тяги; механізм прискорення. Тож тепер нам справді належить побачити, про що йдеться.
Що таке подвійний шар? Ви можете просто уявити, це як річка, і раптом русло річки падає вниз, так що створюється водоспад. Потім у вас є ці іони, які падають на цей водоспад, і прискорюються, а потім підключаються до ракети з великою швидкістю вихлопу. Тож подвійний шар - це потенційне падіння плазми. Що дуже цікаво, це те, що в HDLT у нас немає електродів; плазма просто вирішує це зробити, використовуючи певне магнітне поле, яке є магнітною пляшкою або насадкою. І це все. Тож як водоспад, не перекачуючи воду. Так це основна концепція.
Таким чином, ESA провів це незалежне дослідження для підтвердження концепції подвійного шару. Ви бачили останні прес-релізи?
Фрейзер: Так, у мене є.
Доктор Чарльз: Так було це останнє дослідження Австралії. У нас є перший прототип, і ми продемонстрували деякі аспекти; хоча тяга ще не вимірюється в космічній симуляційній камері. ESA також затвердила концепцію, що стоїть за рушієм, що є цією концепцією подвійного шару. Тож ми зараз перебуваємо там.
Фрейзер: Тож, для яких місій, на вашу думку, було б краще просунути HDLT?
Доктор Чарльз: Це повинні бути дійсно тривалі місії, коли ви змушені їхати повільно, але надовго. І це також має цей хороший аспект безпеки. Він має потенціал, який можна використовувати для пілотованого космічного польоту. Так що це дійсно для глибоких космічних місій або поїздки на Марс ... подібні речі.
Фрейзер: Я бачу. Я думаю, що одна з головних його переваг тут полягає в тому, що в ньому менше рухомих частин - частин, які можуть зламатися.
Доктор Чарльз: І це може бути збільшено у владі, що також важливо. NASA зробила моделювання того, який тип енергії вам знадобиться, щоб відправити людей на Марс, і це в мегаваті. Тож вам доведеться мати силу. Вам також потрібно мати змогу масштабувати ваші тяги. Вони повинні мати можливість працювати при великих потужностях, щоб виконувати цю роботу. Те, що зробили NASA, - це те, що якщо ви могли мати належний плазмовий рушій або плазмову ракету, ви могли б скоротити час поїхати на Марс, оскільки якщо використовувати плазмову технологію, ви можете використовувати геодезичні траєкторії. Якщо ви використовуєте хімічне рушієння, ви будете більше схожі на балістичну траєкторію. Таким чином, ви можете скоротити час подорожі на Марс, наприклад.
Фрейзер: Отже, які наступні кроки для вашого дослідження?
Доктор Чарльз: Ну, ми робимо різні речі паралельно. Ми все ще дуже сильно працюємо над самим подвійним шаром, тому що це дуже приємний вид фізики, в якому є всілякі інші застосунки для полярного походження, або сонячного прискорення вітру тощо. У нас також є нова космічна імітаційна камера Австралійський національний університет. І ми встановили прототип, який повернувся з ESA, в цю космічну імітаційну камеру. І ми почнемо намагатися вимірювати баланс тяги та іншими способами, можливо, з січня 2006 року. І, можливо, будуть інші новини, я не знаю. Ми побачимо, як це відбувається. Ми обов'язково будемо докладати багато зусиль для цього питання. Це дуже захоплююче, тому що багато людей зацікавлені в результаті.
Інформація про HDLT Thruster від ANU
