European Space Agency zwiększyła nakłady na program budowy kosmicznego silnika plazmowego. Zorza polarna była inspiracją w opracowaniu tej technologii.

W gruncie rzeczy pomysł wykorzystuje naturalne zjawisko, które ma miejsce w przestrzeni” – powiedział Dr Roger Walker z ESA ACT (ESA’s Advanced Concepts Team). – “Kiedy wiatr słoneczny, który jest podgrzanym gazem z ładunkiem elektrycznym, uderza w pole magnetyczne Ziemi, wytwarza się granica złożona z dwóch warstw plazmowych. Każda warstwa ma różne właściwości elektryczne. Taki układ może przyspieszać część cząstek wiatru słonecznego, w poprzek tej granicy. Kolizje cząstek z Ziemską atmosferą generują zorzę polarną“.

Badacze: Christine Charles i Rod Boswell z ANUC (Australian National University in Canberra), jako pierwsi stworzyli podwójne warstwy w swoim laboratorium w 2003 roku i spostrzegli, że ta technika nadaje się do opracowania nowego silnika dla statków kosmicznych. Stworzyli więc pierwszy prototyp nazwany – Helicon Double Layer Thruster. Nowe prace ESA wykonane jako część badań programu akademickiego – Ariadna we współpracy z politechniką w Paryżu, potwierdziły te odkrycie. Pokazano, że można wytworzyć w ściśle kontrolowanych warunkach, stabilną, podwójną warstwę plazmy, która przyspiesza wiązkę cząstek. Badania dowiodły również, że warstwy można wytworzyć za pomocą różnych mieszanek gazów.

Inżynierowie, aby wytworzyć omawiane zjawisko, użyli pustej tuby, którą napełniano nieustannie argonem. Gaz podgrzewano falami radiowymi generowanymi przez anteny nawinięte na rurę o częstotliwości 13 MGhz. Rozchodzące się pole magnetyczne z końca tuby powodowało powstanie w środku dwóch warstw plazmy. Następne porcje argonu z tuby ulegały przyspieszeniu. Powstawał ciąg, złożony z wiązki plazmy, która rozchodziła się z prędkością ponaddźwiękową. Z kalkulacji wynika, że taki silnik mógłby dostarczyć moc do 100 kW, czyli znacznie więcej niż zwykły silnik elektryczny, zamontowany np. na sondzie SMART-1, przy zachowaniu tej samej wydajności paliwa.

Autor

Andrzej Żukowski

Komentarze

  1. Mikkael    

    Pogratulować ESA — Kiedyś czytałem , bodaj w “Świecie Nauki” – przy okazji opisów różnych wariantów załogowych wypraw na Czerwoną Planetę – o silniku plazmowym VASIMIR . Amerykańska NASA miała wtedy zamiar przetestować go w Kosmosie około roku 2004 . Czy komuś z Was coś wiadomo na ów temat ?

    1. ©Rasz    

      Pędnik — Naszym tu lokalnym specjalistą, jeśli chodzi o prace nad silnikiem VASIMR – jest kol. Marcin (V-2) 😉 (z tym oznaczeniem „seryjnym” – to oczywiście taki żart), ale od dwóch, trzech tygodni coś się nie odzywa… Pomimo niedawnej, dość ostrej, mojej z nim kłótni, mam jednak nadzieję, iż coś nt. temat niedługo tu skrobnie. Onegdaj podrzucił mi dość sporo materiałów o owym systemie napędu, ale nie jestem pewien, czy obecnie nadal śledzi prace nad nim – na bieżąco… Tym bardziej, że – jak mi się zdaje – coś stracił zaufanie do tej konstrukcji. Obecnie preferuje wielkie moce – natomiast silniki jonowe nie są pod tym względem zbyt imponujące.

      Dla osób, które temat znają słabiej – może warto go nieco przybliżyć. Zacząłbym od pewnej kwestii terminologicznej. Otóż pisząc słowo silnik – można by kogoś nieuprzedzonego wprowadzić w błąd, jako że odruchowo oczekujemy, iż tak nazwane urządzenie będzie nie tylko systemem napędu, lecz i bezpośrednim źródłem użytecznej energii. A jako że napęd jonowy tym ostatnim nie jest – tedy zalecałbym może dość pokrewne słowo: pędnik… Otóż musi on być zasilany z oddzielnego źródła mocy: najczęściej będą to fotoogniwa. Rzadziej: reaktor.

      Zaletą takich pędników jest wyjątkowo oszczędne gospodarowanie materiałem [ odrzutowym ], wynikające z niesłychanie dużej szybkości, z jaką jest ów materiał wystrzeliwany, tworząc wynikową siłę ciągu. O ile w przypadku silników chemicznych (produkujących zarówno siłę pędną, jak i niezbędną energię) efektywna temperatura gazów wylotowych sięga z trudem 3 tysięcy Kelvinów, to pędniki jonowe mogą obecnie produkować już strumień jonów, o temperaturze wielu setek tysięcy ! A do tego niemal cała energia wyrzucanych z dyszy cząstek, może być skierowana we właściwą stronę. Piszę: może – bowiem aby to osiągnąć, potrzeba nie lada biegłości konstrukcyjnej, oraz długich badań i testów… Jednak w przypadku jakichkolwiek silników termicznych – żadne starania, ani biegłość inżynierska, nie są w stanie zmienić tego, iż tylko pewna część (nawet w najlepszym wypadku będzie to znacznie poniżej 50-ciu %) dostarczanej gazom wylotowym energii – faktycznie napędza statek… Reszta – składa się na chaotyczne, poprzeczne do trajektorii statku, termiczne ruchy cząstek materiału pędnego…
      Zaś ograniczenia materiałowe powodują, że trudno też o wyższe temperatury, a więc większe prędkości gazów wylotowych, czyli ich zużycie jest o kilka rzędów wielkości bardziej rozrzutne, niż dla pędników jonowych. A przecież w kosmosie, jak już kiedyś o tym pisałem zatankować – nie ma gdzie !

  2. sehe    

    NASA ??? — Pewno w NASA wydali na ten projekt miliony $ i nic nie zbudowali, a o testach w kosmosie to juz wogle nie warto pisać. Za to ESA slusznie wybiera kierunki badań, testuje tylko to co moze sie przydać a następnie sprawdza to w warunkach kosmicznych – i tak powinno być. Daje sie zauważyć, że im mnie dana agencja kosmiczna ma pieniędzy tym lepiej i efektywniej je wykorzystuje i to w słusznych sprawach.

    1. Oskar.K    

      ????????????????????????????????????????????????

      > Pewno w NASA wydali na ten projekt miliony $ i nic nie zbudowali,
      > a o testach w kosmosie to juz wogle nie warto pisać. Za to ESA
      > slusznie wybiera kierunki badań, testuje tylko to co moze sie
      > przydać a następnie sprawdza to w warunkach kosmicznych – i tak
      > powinno być. Daje sie zauważyć, że im mnie dana agencja kosmiczna ma
      > pieniędzy tym lepiej i efektywniej je wykorzystuje i to w słusznych
      > sprawach.

      A o Hermesie, Beagle-2, kraksach Ariane-5, by już o reszcie nie wspominać,to zapomniałeś?Zresztą nie ma czego gratulować, primo pomyśl jest tak stary, że najstarsi rakieciarze tego nie pamietają, po secondo to tylko zwiekszenie nakładów na jakis cel-żadnej rewolucji.Po tertio w myśl tej filozofii to NASA już teraz należy gratulować zbudowania bazy ksiezycowej.

      1. maruss    

        ?! — “primo pomyśl jest tak stary, że najstarsi rakieciarze tego nie pamietają”
        doprawdy? może myślisz o silniku plazmowym w ogólnym pojęciu?

  3. easyfly    

    No fajnie że EAS coś robi… — 😉 tytuł to tylko zaczepka 😉
    Cieszy mnie to, że w Europie idzie się w kierunku napędów jonowych, może dla tego, że mamy tylu spcjalistów od Plazmy, co prawda nie idą za tym tak kolosalne pieniądze jak za oceanem, ale może to jest myśl na stworzenie czegoś dobrego – mniej kasy a więcej myślenia.

    Jeśli chodzi o powyższe wypowiedzi to:

    – określenie “pędnik” może mylić się z paliwem
    – “tankowanie w kosmosie” – kiedyś czytałem o pomyśle napędu “czerpakowego”, gdzie pojazd rozpędzony do 0,4 prędkości światła, napotykał by atomy/jony wodoru z dostateczną częstotliwością, aby opłacalnym było przechwytywanie ich za pomocą pola magnetycznego

    .. ciekawe by to mogło być.

    A swoją drogą czy rozpad promieniotwórczy może dostarczyć “realnego” ciągu?! Czy ktoś ma takie dane?

  4. KaRoll    

    TOCAMAC+Maszyna Z+VASIMR — Niedawno czytałem że w Maszynie Z udało się osiągnąc 2 miliardy stopni Celsjusza. A gdyby tak połączyc technologie “Maszyny Z” TOCAMAC (eksperymentalny reaktor termojądrowy) oraz VASIMR, można by zainicjowac reakcję termojądrową w plazmie no i problem dużego zapotrzebowania na moc byłby rozwiązany…(przypuszczam że tego rodzaju napęd byłby jeszcze lepszy niż VASIMR

  5. Ghost    

    ITER — Najpierw trzebaby było opanować fizję na ziemi 🙂 bo pomimo iż taka elektrownia powstaje, to tak do końca tego jeszcze nie opanowano 🙂

Komentarze są zablokowane.