Technologia, która będzie napędzać załogowe misje na Marsa i robotyczne statki kosmiczne badające cały Układ Słoneczny, została właśnie przetestowana w NASA.
W NASA pracujemy nad wieloma rzeczami jednocześnie i nie straciliśmy Marsa z oczu. Udane działanie naszego silnika podczas tego testu dowodzi, iż osiągnęliśmy postępu, który zakończy się wysłaniem amerykańskiego astronauty na Czerwoną Planetę – powiedział administrator NASA Jared Isaacman. To pierwszy raz w Stanach Zjednoczonych, kiedy elektryczny system napędowy pracuje z tak dużą mocą, sięgającą 120 kilowatów. Będziemy kontynuować strategiczne inwestycje, które napędzą ten kolejny gigantyczny skok – dodał.
Piekielne temperatury w komorze próżniowej
Zostawmy na chwilę klasyczne rakiety chemiczne. Jasne, są spektakularne, ale pożerają niewyobrażalne ilości paliwa. Napędy elektryczne potrafią zużywać go choćby o 90 proc. mniej, choć do tej pory oferowały stosunkowo niewielki, stały ciąg.
Zmienić to ma technologia MPD, czyli silnik magnetoplazmodynamiczny zasilany litem (kondensowalne paliwo metaliczne). Koncepcja ta, choć badana od lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku, nigdy nie trafiła do operacyjnego statku kosmicznego. Aż do teraz, gdy zapotrzebowanie na wydajne silniki potrzebne do eksploracji głębokiego kosmosu wymusiło inżynieryjny przełom.
Zamiast brutalnej eksplozji mieszanki chemicznej, w której rodzi się piękny płomień silnika, silnik MPD wykorzystuje prądy o dużym natężeniu do elektromagnetycznego przyspieszania plazmy litowej. Efekty testu mówią same za siebie, bo prototyp dobił do imponujących 120 kilowatów mocy.
Testy nowego silnika w JPL NASA. To ponad 25 razy więcej niż moc silników sondy Psyche, które w tej chwili obsługują silniki elektryczne o najwyższej mocy spośród wszystkich statków kosmicznych NASA. W próżni kosmicznej, łagodna, ale stała siła, jaką wytwarzają silniki Psyche, z czasem przyspiesza statek kosmiczny do prędkości 200 000 km/h.
Podczas pięciu zapłonów elektroda wolframowa w centrum silnika rozżarzyła się na biało, osiągając temperaturę ponad 2800 stopni Celsjusza. Badania przeprowadzono w Laboratorium Napędu Elektrycznego JPL, gdzie znajduje się próżniowy zakład badań nad kondensowalnymi metalowymi paliwami pędnymi. To unikatowy ośrodek do bezpiecznego testowania silników elektrycznych wykorzystujących metaliczne paliwa pędne o mocy dochodzącej do megawatów
Więcej na Spider’s Web:
Atomowy bilet na Czerwoną Planetę
Zespół dąży do osiągnięcia w nadchodzących latach mocy od 500 kilowatów do 1 megawata na silnik. Kluczowym wyzwaniem będzie udowodnienie, iż komponenty wytrzymają wysokie temperatury w trakcie wielogodzinnych testów. Wszystko latego, iż misja załogowa na Marsa może wymagać mocy od 2 do 4 megawatów, co wymagałoby użycia wielu silników MPD, które musiałyby działać przez ponad 23 000 godz.
Silniki MPD zasilane litem mają potencjał do pracy z dużą mocą, efektywnego wykorzystania paliwa i zapewnienia znacznie większego ciągu niż w tej chwili stosowane silniki elektryczne. W pełni rozwinięte i połączone z jądrowym źródłem zasilania, mogłyby zmniejszyć masę startową i obsługiwać ładunki potrzebne do załogowych misji na Marsa.
Powering the next giant leap.
A novel electromagnetic thruster that runs on lithium metal vapor was successfully fired up for the first time during initial tests at JPL.
Fully developed and paired with a nuclear power source, these thrusters could reduce launch mass and support… pic.twitter.com/FFWDqBePvw
James Polk, główny naukowiec w JPL i weteran misji takich jak Dawn czy Deep Space 1 (która po raz pierwszy zademonstrowała napęd elektryczny poza orbitą Ziemi), obserwował cały proces przez niewielki wizjer w ścianie laboratorium.
Projektowanie i budowa tych silników w ciągu ostatnich kilku lat stanowiły przygotowania do tego pierwszego testu. To dla nas istotny moment, ponieważ nie tylko pokazaliśmy, iż silnik działa, ale także osiągnęliśmy docelowe poziomy mocy. Teraz możemu rozpocząć zmagania z wyzwaniami związanymi ze skalowaniem – powiedział James Polk, starszy naukowiec w JPL.
