Billedkredit: NASA / JPL
Et nyt ionmotordesign under overvejelse til NASAs Jupiter Icy Moons Orbiter-mission er testet med succes. Dette var den første ydelsestest af Nuclear Electric Xenon Ion System, der vil bruge en atomreaktor til at generere elektricitet til rumfartøjets ionmotor - tidligere ionmotorer, ligesom Deep Space 1 og SMART-1 er solcelledrevet. Den nye motor kørte med 10 gange drivkraften fra Deep Space 1 og skulle kunne køre i 10 år; tid nok til at besøge hver af Jupiters iskolde måner, som er potentielle kandidater til livet.
Et nyt ioninddrivelsesmotordesign, en af flere kandidat fremdrivningsteknologier, der er undersøgt af NASAs Project Prometheus til mulig brug på det foreslåede Jupiter Icy Moons Orbiter-mission, er med succes testet af et team af ingeniører ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
Begivenheden markerede den første ydelsestest af Nuclear Electric Xenon Ion System (Nexis) ionmotoren ved de høje effektivitets-, højeffekt- og højtryksdriftbetingelser, der er nødvendige til brug i nukleare elektriske fremdrivningsanvendelser. Til denne test blev Nexis-motoren drevet ved hjælp af kommerciel elektrisk elektricitet. Ionmotorer, der blev brugt på den foreslåede Jupiter Icy Moons Orbiter-rumfartøj, ville trække deres magt fra en ombord-rumkerneaktor. Ionmotorer eller elektriske thrustere drev orbiterne rundt i hver af de iskolde verdener, der kredser om Jupiter - Ganymede, Callisto og Europa - til at gennemføre en omfattende, nær rækkevidde-efterforskning af deres makeup, historie og potentiale for at opretholde livet.
”På den allerførste dag med ydeevne-testning demonstrerede Nexis-thrusteren en af de højeste effektiviteter af enhver xenon-ion-thruster, der nogensinde er testet,” sagde Dr. James Polk, den største efterforsker af ionmotoren under udvikling hos JPL.
Testen blev udført den 12. december i det samme vakuumkammer ved JPL, hvor Deep Space 1-flybionion-thruster tidligere på året satte en fuldtidsholdbarhedsrekord på 30.352 timer (næsten 3,5 år) kontinuerlig drift. Nexis-motoren arbejdede ved et effektniveau på over 20 kilowatt, næsten 10 gange det fra Deep Space 1-thrusteren, hvilket muliggør større tryk og i sidste ende højere rumfartøjshastigheder for en given rumfartøjsmasse. Den er designet til at behandle to metriske ton drivmiddel, 10 gange kapaciteten til Deep Space 1-motoren, og køre i 10 år, to til tre gange Deep Space 1-thrusterlevetiden.
Teammedlemmer, der arbejder på Nexis-motoren, hjalp også med at udvikle den første ionmotor, der nogensinde er fløjet på NASAs meget succesrige Deep Space 1-mission, som validerede 12 avancerede højteknologiske teknologier, blandt andet brugen af den første ionmotor i rummet.
"Nexis-thrusteren er en større, højtydende efterkommer af Deep Space 1-thrusteren, der opnår sin ekstraordinære levetid ved at erstatte metallet, der tidligere blev brugt i nøglekomponenter, med avancerede kulstofbaserede materialer," sagde Tom Randolph, Nexis-programleder på JPL . ”Thrusterens revolutionerende ydelse er resultatet af en omfattende designproces, der inkluderer simuleringer ved hjælp af detaljerede computermodeller, der er udviklet og valideret med Deep Space 1-livstesten og andre komponenttestdata.”
I modsætning til de korte, kraftige forbrændinger fra de fleste kemiske raketmotorer, der bruger fast eller flydende brændstof, udsender ionmotoren kun en svag blå glød af elektrisk ladede atomer af xenon - den samme gas, der findes i fotolysrør og i mange fyrtårnspærer. Drivkraften fra motoren er lige så blid som den kraft, der udøves af et ark papir, der holdes i håndfladen. På lang sigt kan motoren imidlertid levere 20 gange så meget tryk pr. Kg brændstof end traditionelle raketter.
Nøglen til ionteknologien er dens høje udstødningshastighed. Ionmotoren kan køre på et par hundrede gram drivmiddel pr. Dag, hvilket gør den let. Mindre vægt betyder mindre omkostninger ved lancering, men alligevel kan et iondrevet rumfartøj gå meget hurtigere og længere end noget andet rumfartøj.
”Denne test i kombination med den nylige test af High Power Electric Propulsion ion-motoren på NASAs Glenn Research Center, er et andet eksempel på de fremskridt, vi gør med at udvikle de teknologier, der er nødvendige for at understøtte flagskibs efterforskningsopgaver i hele solsystemet og videre , ”Sagde Alan Newhouse, direktør, Project Prometheus. ”Vi har udfordret vores team med svære præstationsmål, og de demonstrerer deres evne til at være kreative til at overvinde tekniske udfordringer.”
NASAs Project Prometheus foretager strategiske investeringer i rumkernefissionskraft og elektriske fremdrivningsteknologier, der ville muliggøre en ny klasse af missioner til det ydre solsystem, med kapaciteter langt ud over dem, der er mulige med nuværende strøm- og fremdrivningssystemer. Den første sådan mission, der blev undersøgt, Jupiter Icy Moon Orbiter ville lancere i det næste årti og give NASA markant forbedrede videnskabelige og telekommunikationsfunktioner og mission designmuligheder. I stedet for kun at generere hundreder af watt elektricitet som Cassini eller Galileo-missionerne, der brugte radioisotop termoelektriske generatorer, kunne Jupiter Icy Moons Orbiter have op til titusinder af watt strøm, hvilket øger den potentielle videnskabsretur mange gange.
Udvikling af Nexis-ion-motoren udføres af et team af ingeniører fra JPL; Aerojet, Redmond, Wash .; Boeing Electron Dynamic Devices, Torrance, Calif .; NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala .; Colorado State University, Fort Collins, Colo .; Georgia Institute of Technology, Atlanta, Ga .; og Aerospace Corporation, Los Angeles, Calif.
For mere information om Project Prometheus på Internettet, gå til: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
Oplysninger om den foreslåede Jupiter Icy Moons Orbiter-mission er tilgængelig på: NASA Jimo MIssion.
Original kilde: NASA / JPL News Release
