Når det gælder den næste generation af rumfart, undersøges en række nøgleteknologier. Ud over rumfartøjer og løfteraketter, der vil være i stand til at sende astronauter længere ind i solsystemet, undersøger NASA og andre rumfartsbureauer også nye midler til fremdrift. Sammenlignet med konventionelle raketter er målet at skabe systemer, der tilbyder pålidelig drivkraft og samtidig sikre brændstofeffektivitet.
Med henblik herpå har NASA parret sig med Aerojet Rocketdyne, en Californien-baseret raket- og missilfremdrivelsesproducent, for at udvikle en Solar Electric Propulsion (SEP) Hall Effect thruster. Kendt som det avancerede elektriske fremdrivningssystem (AEPS) afsluttede virksomheden for nylig en vellykket tidlig systemintegrationstest på denne thruster, som vil muliggøre udforskning af dybe rum såvel som kommercielle pladsbestræbelser.
Testen fandt sted på NASAs Glenn Research Center og fokuserede på udledningsforsyningsenheden (DSU) og kraftbehandlingsenheden (PPU), som blev kombineret med en NASA-udviklingstruster og derefter testet i et termisk vakuumkammer. Testen viste, at systemet effektivt kunne omskifte strømmen og omdanne solenergi til tryk, mens den producerede minimal spildvarme.
Som Eileen Drake, administrerende direktør og præsident for Aerojet Rocketdyne, sagde i en nylig virksomheds pressemeddelelse:
”Vores AEPS-udladningsforsyningsenhed udførte usædvanligt og gav betydelige forbedringer i konverteringseffektivitet, der er vigtige for fremtidige krævende missioner. Disse resultater er et vidnesbyrd om Aerojet Rocketdyne-teamets fokus og dedikation til at fremme den moderne teknik på dette kritiske teknologiområde i rummet. ”
Ligesom traditionelle Hall Effect-thrustere er SEP afhængig af et elektrisk felt for at ionisere og accelerere et drivmiddel (i de fleste tilfælde en ædelgas som xenon). I tilfælde af SEP genereres den nødvendige elektricitet af solceller (også solcellepaneler). En øjeblikkelig fordel ved denne type system er, at det kan tilbyde tryk, der kan sammenlignes med et konventionelt kemisk fremdrivningssystem, men ved hjælp af en tiendedel drivmiddel.
Ved hjælp af et 10 kW SEP thruster-system og 425 kg (937 lbs) xenon-drivmiddel, Daggry rumfartøjet kunne nå en maksimal hastighed på 41.260 km / t (mph). Denne seneste test involverede et 13-kilowatt-system, og Aerodyne planlægger at skalere det op i de kommende år. For eksempel er et 50-kW SEP thruster-system planlagt til brug på NASAs foreslåede Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) - tidligere kendt som Deep Space Gateway.
Denne rumstation, som vil blive bygget i kredsløb omkring Månen, vil lette fremtidige missioner til månens overflade samt tjene som et startpunkt for de første besatte missioner til Mars og dybere ind i solsystemet. Som Drake antydede:
”Ved at forblive i forkant med fremdrivningsteknologien har vi positioneret os for en vigtig rolle ikke kun med at komme tilbage til Månen, men også i ethvert fremtidig initiativ til at sende folk til Mars. AEPS er fortroppen til den næste generation af udforskning af dybe rum, og vi er glade for at være ved masten. ”
Med denne seneste test afsluttet, vil teamet nu gå videre til designfinaliserings- og verificeringsfasen, som efterfølges af den kritiske designgennemgang (CDR) - hvor thrusterens design afsluttes og ryddes til produktion. Hvis alt går som planlagt, fungerer 50-kW versionen af dette system som Power and Propulsion Element (PPE) på Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G).
Ud over at udvikle næste generations SEP-teknologi til NASA er Aerodyne også ansvarlig for fremdrivningssystemerne, der driver Mars Atmosphere og Volatile EvolutioN (MAVEN) -missionen, Origins, spektral tolkning, ressourceidentifikation, sikkerhed, Regolith Explorer (OSIRIS-REx ) mission og den for nylig lancerede Parker Solar Probe.
På det kommercielle område er Aerojet Rocketdyne også ansvarlig for de thrustere, der styrer United Launch Alliance (ULA) Atlas V raket, the Centaur lanceringskøretøj på øverste trin og Crew Capsule Escape Solid Rocket Motor (CCE SRM) ombord på Blue Origin's New Shephard kapsel. Virksomheden udvikler også grønne drivmidler med reduceret toksicitet som et alternativ til hydrazinbrændstof som en del af NASAs Green Propellant Infusion Mission (GPIM).
Og når det er tid for NASA at sende astronauter tilbage til Månen og gennemføre sin ”Rejse til Mars”, vil Aerojet Rocketdynes motorer spille en nøglebold. Disse inkluderer RS-25 og RL-10 motorer til kernen og øverste trin i Space Launch System (SLS) samt jettison motor på Orion rumfartøj - en nøglekomponent i Orions Launch Abort System (LAS).
Ved siden af genanvendelige raketter, rumplaner, enkelt-trin-til-bane raketter og andre systemer handler Solar Electric Propulsion om at genoplive rumforskning og samtidig reducere omkostningerne. Med deres kombination af pålidelig drivkraft og brændstofeffektivitet vil SEP-systemer muliggøre mindre, lettere og billigere opgaver, hvilket åbner nye muligheder for rumfart.
