Bildkredit: NASA / JPL
En ny jonmotordesign, som beaktas för NASA: s Jupiter Icy Moons Orbiter-uppdrag, har testats framgångsrikt. Detta var det första prestandatestet av Nuclear Electric Xenon Ion System, som kommer att använda en kärnreaktor för att generera elektricitet för rymdfarkostens jonmotor - tidigare jonmotorer, som på Deep Space 1 och SMART-1 är solenergi. Den nya motorn drivs med tio gånger kraft från Deep Space 1 och borde kunna köras i tio år; tillräckligt med tid att besöka var och en av Jupiters isiga månar som är potentiella kandidater för livet.
En ny jonframdrivningsmotordesign, en av flera kandidatframdrivningstekniker som studeras av NASA: s Project Prometheus för möjlig användning på det föreslagna Jupiter Icy Moons Orbiter-uppdraget, har framgångsrikt testats av ett team av ingenjörer vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
Händelsen markerade det första prestandatestet av Nuclear Electric Xenon Ion System (Nexis) jonmotor vid de högeffektiva, högeffektiva och högtryckta driftsförhållandena som behövs för användning i kärnkraftsdrivna applikationer. För detta test drivs Nexis-motorn med elektrisk kommersiell kraft. Jonmotorer som används på den föreslagna rymdfarkosten Jupiter Icy Moons Orbiter skulle hämta sin kraft från en kärnreaktor ombord. Jonmotorerna, eller elektriska thrusterar, skulle driva orbiterna runt var och en av de iskalla världarna som kretsar kring Jupiter - Ganymede, Callisto och Europa - för att genomföra en omfattande, nära räckviddsutforskning av deras smink, historia och potential för att upprätthålla livet.
"Den allra första dagen av prestandatestning visade Nexis-thrusteren en av de högsta effektiviteterna av någon xenonjon-thruster som någonsin testats," säger Dr James Polk, den huvudsakliga utredaren av jonmotorn under utveckling vid JPL.
Testet genomfördes den 12 december, i samma vakuumkammare vid JPL där tidigare i år, Deep Space 1 flygreserv-jon-thrusteren satt upp alltidens uthållighetsrekord på 30 352 timmar (nästan 3,5 år) kontinuerlig drift. Nexis-motorn arbetade med en effektnivå på över 20 kilowatt, nästan tio gånger högre än Deep Space 1-thrusteren, vilket möjliggör större drivkraft och i slutändan högre rymdfarkthastigheter för en given rymdfarkostermassa. Den är utformad för att bearbeta två metriska ton drivmedel, 10 gånger kapaciteten för Deep Space 1-motorn, och arbeta under 10 år, två till tre gånger Deep Space 1-thrusterlivslängden.
Teammedlemmar som arbetade med Nexis-motoren hjälpte också till att utveckla den första jonmotorn som någonsin har flög på NASA: s mycket framgångsrika Deep Space 1-uppdrag, som validerade 12 avancerad teknik med hög risk, bland dem användningen av den första jonmotorn i rymden.
"Nexis-thrusteren är en större, högpresterande ättling till Deep Space 1-thrusteren som uppnår sin extraordinära liv genom att ersätta metallen, som tidigare använts i viktiga komponenter, med avancerade kolbaserade material," säger Tom Randolph, Nexis-programchef på JPL . "Thrusterens revolutionerande prestanda är resultatet av en omfattande designprocess inklusive simuleringar med detaljerade datormodeller utvecklade och validerade med Deep Space 1 livstest och andra testdata för komponenter."
Till skillnad från de korta, högtryckta brännskadorna hos de flesta kemiska raketmotorer som använder fast eller flytande bränsle, avger jonmotorn endast en svag blå glöd av elektriskt laddade atomer av xenon - samma gas som finns i fotolamprör och i många fyrkula. Drivkraften från motorn är lika mild som kraften som utövas av ett pappersark som hålls i handflatan. På lång sikt kan motorn dock leverera 20 gånger så mycket kraft per kilo bränsle än traditionella raketer.
Nyckeln till jontekniken är dess höga avgaser. Jonmotorn kan köras på några hundra gram drivmedel per dag, vilket gör den lätt. Mindre vikt betyder mindre kostnader att starta, men ett jon-framdrivet rymdskepp kan gå mycket snabbare och längre än något annat rymdskepp.
”Detta test, i kombination med det senaste testet av High Power Electric Propulsion ion-motor vid NASA: s Glenn Research Center, är ett annat exempel på de framsteg vi gör när det gäller att utveckla den teknik som krävs för att stödja flaggskeppsutforskningsuppdrag i hela solsystemet och därefter , ”Sa Alan Newhouse, chef, Project Prometheus. "Vi har utmanat vårt team med svåra resultatmål och de visar sin förmåga att vara kreativa för att övervinna tekniska utmaningar."
NASA: s Project Prometheus gör strategiska investeringar i rymdkärnkraftklyvningsteknologi och elektriska framdrivningstekniker som skulle möjliggöra en ny klass av uppdrag till det yttre solsystemet, med kapacitet långt utöver vad som är möjligt med nuvarande kraft- och framdrivningssystem. Det första sådana uppdraget som studerades, Jupiter Icy Moon Orbiter, skulle lanseras under det kommande decenniet och ge NASA betydligt bättre vetenskapliga och telekommunikationsfunktioner och alternativ för uppdragsdesign. Istället för att bara generera hundratals watt el som Cassini- eller Galileo-uppdragen, som använde radioisotop termoelektriska generatorer, kunde Jupiter Icy Moons Orbiter ha upp till tiotusentals watt kraft, vilket ökar den potentiella vetenskapens återgång många gånger över.
Utvecklingen av Nexis-jonmotorn genomförs av ett team av ingenjörer från JPL; Aerojet, Redmond, Wash .; Boeing Electron Dynamic Devices, Torrance, Calif .; NASA: s Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala .; Colorado State University, Fort Collins, Colo .; Georgia Institute of Technology, Atlanta, Ga .; och Aerospace Corporation, Los Angeles, Kalifornien.
För mer information om Project Prometheus på Internet, besök: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
Information om det föreslagna Jupiter Icy Moons Orbiter-uppdraget finns tillgängligt på: NASA Jimo MIssion.
Originalkälla: NASA / JPL News Release
