Thruster for Mars mission slår rekorder

En avanceret rummotor i gang med at drive mennesker til Mars har slået rekorderne for driftsstrøm, kraft og kraft for en enhed af slagsen, kendt som en hallpropeller.

Thrusterens udvikling blev ledet af Alec Gallimore, University of Michigan professor i rumfartsteknik og Robert J. Vlasic dekan for teknik.

Hall-thrustere tilbyder usædvanligt effektiv plasma-baseret rumfartøjsfremdrivelse ved at accelerere små mængder drivmiddel meget hurtigt ved hjælp af elektriske og magnetiske felter. De kan opnå tophastigheder med en lille brøkdel af det brændstof, der kræves i en kemisk raket.

"Mars -missioner er lige i horisonten, og vi ved allerede, at Hall -thrustere fungerer godt i rummet, "Sagde Gallimore." De kan optimeres enten til at bære udstyr med minimal energi og drivmiddel i løbet af et år eller deromkring, eller for hastighed - at bringe besætningen til Mars meget hurtigere. "

Udfordringen er at gøre dem større og mere kraftfulde. X3, en hallpropeller designet af forskere ved U-M, NASA og det amerikanske luftvåben, knuste den forrige trykrekord, der blev sat af en Hall -thruster, kommer ind på 5,4 newton kraft sammenlignet med 3,3 newton. Forbedringen i kraften er især vigtig for besætningsmissioner - det betyder hurtigere acceleration og kortere rejsetider. X3 også mere end fordoblet driftsrekorden (250 ampere vs. 112 ampere) og kørte med en lidt højere effekt (102 kilowatt vs. 98 kilowatt).

X3 er en af ​​tre prototype "Mars -motorer", der skal omdannes til et fuldt fremdriftssystem med finansiering fra NASA. Scott Hall, en doktorand i luftfartsteknik ved U-M, udførte testene på NASA Glenn Research Center i Cleveland, sammen med Hani Kamhawi, en NASA Glenn forsker, der har været stærkt involveret i udviklingen af ​​X3. Eksperimenterne var kulminationen på mere end fem års byggeri, test og forbedring af thrusteren.

NASA Glenn, som har specialiseret sig i solenergi fremdrift, er i øjeblikket hjemsted for det eneste vakuumkammer i USA, der kan håndtere X3 -thrusteren. Thrusteren producerer så meget udstødning, at vakuumpumper ved andre kamre ikke kan følge med. Derefter, xenon, der er blevet skudt ud af motorens bagside, kan glide tilbage i plasmarøret, forvirre resultaterne. Men fra januar 2018, en opgradering af vakuumkammeret i Gallimores laboratorium vil muliggøre X3-test lige ved U-M.

For nu, X3 -teamet fik et testvindue fra slutningen af ​​juli til august i år, starter med fire uger til opsætning af trykstativet, monter thrusteren og tilslut thrusteren med xenon og elektriske strømforsyninger. Hall havde bygget et brugerdefineret trykstativ til at bære X3's 500 pund vægt og modstå dets kraft, som eksisterende stande ville falde sammen under den. Gennem hele processen, Hall og Kamhawi blev støttet af NASA -forskere, ingeniører og teknikere.

"Det store øjeblik er, når du lukker døren og pumper ned i kammeret, "Sagde Hall.

Efter de 20 timers pumpning for at opnå et rumlignende vakuum, Hall og Kamhawi brugte 12-timers dage på at teste X3.

Selv små brud føles som store problemer, når det tager dage at gradvist bringe luft tilbage i kammeret, kom ind for at foretage reparationen og pump luften ud igen. Men på trods af udfordringerne Hall og Kamhawi bragte X3 op til sin rekordstore kraft, strøm og tryk over de 25 dages test.

Ser frem til, X3 vil endelig blive integreret med strømforsyningerne under udvikling af Aerojet Rocketdyne, en raket- og missilfremdrivelsesproducent og bly på fremdriftssystemtilskuddet fra NASA. I foråret 2018, Hall forventer at være tilbage på NASA Glenn, der kører en 100-timers test af X3 med Aerojet Rocketdynes kraftbehandlingssystem.