När det gäller nästa generations rymdutforskning undersöks ett antal nyckelteknologier. Förutom rymdfarkoster och sjösättare som kommer att kunna skicka astronauter längre in i solsystemet, undersöker NASA och andra rymdbyråer även nya framdrivningsmedel. Jämfört med konventionella raketer är målet att skapa system som erbjuder pålitlig drivkraft och samtidigt säkerställa bränsleeffektivitet.
För detta ändamål har NASA parat sig med Aerojet Rocketdyne, en Kalifornien-baserad raket- och missilframdrivningstillverkare, för att utveckla en Solar Electric Propulsion (SEP) Hall Effect-thruster. Känt som Advanced Electric Propulsion System (AEPS) avslutade företaget nyligen ett framgångsrikt tidigt systemintegrationstest på denna thruster, som möjliggör utforskningsuppdrag för djupa rymden och kommersiella utrymmen.
Testet ägde rum vid NASA: s Glenn Research Center och fokuserade på urladdningsförsörjningsenheten (DSU) och kraftbearbetningsenheten (PPU), som kombinerades med en NASA-utvecklingstruster och sedan testades i en termisk vakuumkammare. Testet visade att systemet kunde omvandla kraft effektivt och förvandla solenergi till drivkraft samtidigt som det producerar minimalt spillvärme.
Som Eileen Drake, VD och koncernchef för Aerojet Rocketdyne, sa i ett pressmeddelande från företaget:
”Vår AEPS-urladdningsenhet utfördes exceptionellt och gav betydande förbättringar av omvandlingseffektivitet som är viktiga för framtida krävande uppdrag. Dessa resultat är ett bevis på Aerojet Rocketdyne-gruppens fokus och engagemang för att främja toppmodern inom detta kritiska teknikområde i rymden. "
Liksom konventionella Hall Effect-thrusterar, förlitar SEP sig på ett elektriskt fält för att jonisera och accelerera ett drivmedel (i de flesta fall en ädelgas som xenon). När det gäller SEP genereras den nödvändiga elektriciteten av solceller (aka solpaneler). En omedelbar fördel med denna typ av system är att det kan erbjuda tryckkraft som är jämförbart med ett konventionellt kemiskt framdrivningssystem, men med en tiondel av drivmedlet.
Med hjälp av ett 10 kW SEP-thruster-system och 425 kg (937 pund) xenon-drivmedel, Gryning rymdskepp kunde nå en maximal hastighet på 41 260 km / h (mph). Detta senaste test involverade ett 13 kilowatt-system, och Aerodyne planerar att skala upp det under de kommande åren. Till exempel planeras ett 50-kW SEP-thruster-system för användning på NASA: s föreslagna Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) - tidigare känd som Deep Space Gateway.
Denna rymdstation, som kommer att byggas i omloppsbana runt månen, kommer att underlätta framtida uppdrag till månens yta, samt fungera som en startpunkt för de första besättningarna till Mars och djupare in i solsystemet. Som Drake antydde:
”Genom att hålla oss på framkant med framdrivningstekniken har vi positionerat oss för en viktig roll inte bara för att komma tillbaka till månen utan också i alla framtida initiativ för att skicka människor till Mars. AEPS är förgrunden för nästa generations utforskning av djupa rymden och vi är glada över att vara vid masten. ”
Med det senaste testet slutfört kommer teamet nu att gå vidare till designfinaliserings- och verifieringsfasen, som följs av den kritiska designöversynen (CDR) - där thrusterens design kommer att slutföras och rensas för produktion. Om allt går som planerat kommer 50-kW-versionen av detta system att fungera som Power and Propulsion Element (PPE) på Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G).
Förutom att utveckla nästa generations SEP-teknik för NASA, är Aerodyne också ansvarig för framdrivningssystem som driver Mars Atmosphere och Volatile EvolutioN (MAVEN) uppdraget, Origins, Spectral Tolkning, Resource Identification, Security, Regolith Explorer (OSIRIS-REx ) uppdrag och den nyligen lanserade Parker Solar Probe.
Inom det kommersiella området är Aerojet Rocketdyne också ansvarig för thrusterarna som driver United Launch Alliance (ULA) Atlas V raket, den Centaur övre scenen lanseringsfordon och Crew Capsule Escape Solid Rocket Motor (CCE SRM) ombord på Blue Origin's New Shephard kapsel. Företaget utvecklar också gröna drivmedel med reducerad toxicitet som ett alternativ till hydrazinbränsle som en del av NASA: s Green Propellant Infusion Mission (GPIM).
Och när det är dags för NASA att skicka astronauter tillbaka till månen och genomföra sin "Journey to Mars" kommer Aerojet Rocketdynes motorer att spela en nyckel. Dessa inkluderar motorerna RS-25 och RL-10 för kärnan och övre etappen i Space Launch System (SLS) samt jettisonmotorn på Orion-rymdskeppet - en viktig komponent i Orions Launch Abort-system (LAS).
Förutom återanvändbara raketer, rymdplan, enstegs-till-bana raketer och andra system handlar Solar Electric Propulsion allt om att förstärka utforskningen av rymden och samtidigt minska kostnaderna. Med deras kombination av pålitlig drivkraft och bränsleeffektivitet kommer SEP-system att möjliggöra mindre, lättare och billigare uppdrag, vilket öppnar upp nya möjligheter för rymdutforskning.
