Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Двигатели спутников могут стать намного мощнее

Двигатели спутников могут стать намного мощнее
Считалось, что двигатели на эффекте Холла, широко используемые на орбите, должны быть большими для создания большей тяги. Новое исследование Мичиганского университета предполагает, что небольшие двигатели Холла могут генерировать гораздо большую тягу, что потенциально делает их кандидатами для межпланетных миссий.


«Раньше люди думали, что можно пропустить только определенное количество тока через площадь двигателя, что, в свою очередь, напрямую переводится в то, сколько силы или тяги получится создать на единицу площади», — сказал Бенджамин Йорнс, доцент аэрокосмической техники Университета штата Массачусетс, возглавивший исследование нового Холловского двигателя.

Команда бросила вызов этому пределу, запустив двигатель на эффекте Холла мощностью 9 киловатт до 45 киловатт, сохранив примерно 80% его номинальной эффективности. Это увеличило количество силы, генерируемой на единицу площади, почти в 10 раз.

Назовется ли он теперь плазменным или ионным двигателем, электрический двигатель — лучший выбор для межпланетных путешествий, но наука находится на перепутье. Двигатели Холла являются хорошо зарекомендовавшей себя технологией, но альтернативная концепция, известная как магнитоплазмодинамический двигатель, обещает обеспечить гораздо большую мощность в двигателях меньшего размера. Тем не менее, они еще не доказаны во многих отношениях, в том числе о сроке службы.

Считалось, что двигатели на эффекте Холла не могут конкурировать из-за того, как они работают. Пропеллент, обычно благородный газ, такой как ксенон, движется по цилиндрическому каналу, где ускоряется мощным электрическим полем. Он создает тягу в прямом направлении, когда уходит назад. Но прежде чем топливо можно будет ускорить, оно должно потерять несколько электронов, чтобы придать ему положительный заряд.

Электроны, ускоренные магнитным полем, чтобы двигаться по кольцу вокруг канала, (они получили название «циркулярная пила») сбивают электроны с атомов топлива и превращают их в положительно заряженные ионы. Но расчеты показали, что если двигатель Холла попытается прогнать больше топлива через двигатель, электроны, свистящие по кольцу, будут выбиты из формации, нарушив функцию «циркулярной пилы».

Кроме того, двигатель будет сильно нагреваться. Команда Йорнса проверила эти утверждения.

«Мы назвали наш двигатель H9 MUSCLE, потому что, по сути, взяли двигатель H9 и сделали из него маслкар, увеличив его мощность до «11» — на самом деле до сотни, если исходить из точного масштабирования», — сказала Линн Су, докторант в области аэрокосмической техники.

Они решили проблему перегрева, охладив его водой, что позволило увидеть, насколько большой проблемой будет поломка «циркулярной пилы». Оказалось, особых хлопот не было. Работая с ксеноном, обычным топливом, H9 MUSCLE разогнался до 37,5 киловатт с общей эффективностью около 49%, что недалеко от 62% эффективности при проектной мощности 9 киловатт.

Работая на криптоне, более легком газе, они увеличили мощность до 45 киловатт. При общем КПД 51% они достигли максимальной тяги около 1,8 ньютона, что соответствует гораздо более мощному 100-киловаттному двигателю на эффекте Холла X3.


«Это своего рода сумасшедший результат, потому что, как правило, криптон работает намного хуже, чем ксенон, на Холловских двигателях. Так что очень круто и интересно увидеть, что мы можем улучшить производительность криптона по сравнению с ксеноном, увеличив плотность тока двигателя», — считает Су.

Двигатели Nested Hall, такие как X3, также частично разработанные Университетом штата Массачусетс, были исследованы для межпланетных грузовых перевозок, но они намного больше и тяжелее. Теперь обычные двигатели Холла снова используются для полетов с экипажем.

Йорнс говорит, что проблема охлаждения потребуется космическое решение, если двигатели Холла будут работать на такой высокой мощности. Тем не менее, он с оптимизмом смотрит на то, что отдельные двигатели могут работать на мощности от 100 до 200 киловатт, объединенные в массивы, обеспечивающие тягу мощностью в мегаватт. Это может позволить пилотируемым миссиям достичь Марса даже на обратной стороне Солнца, преодолев расстояние в 250 миллионов миль.

Команда надеется решить проблему охлаждения, а также проблемы разработки движителей на эффекте Холла и магнитоплазмодинамических движителей на Земле, где лишь немногие объекты могут испытывать двигатели уровня миссии Марса. Количество топлива, выходящего из двигателя, поступает слишком быстро, чтобы вакуумные насосы могли поддерживать условия внутри испытательной камеры, похожие на космические.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
1
Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Для архитектуры Саудовской Аравии 2023 год оказался просто невероятным. Сначала страна подтвердила, что строительство 170-километрового (105 миль) здания The Line будет продолжено, затем раскрыла планы строительства кубовидной башни, способной вместить 20 зданий Empire State Buildings.

Теперь страна возобновила реализацию своего амбициозного плана по строительству нового самого высокого здания в мире - башни Джидда. С момента завершения строительства в 2010 году дубайская башня Бурдж-Халифа (Burj Khalifa), высота которой составляет 828 м (2 717 футов), остается самым высоким рукотворным сооружением в мире. Хотя окончательная высота башни Джидда пока неизвестна, но она значитель...
22.09.23 09:06
0
3
На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

Данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) показали, что у экзопланеты вокруг звезды в созвездии Льва есть химические маркеры, которые на Земле связаны с живыми организмами. Но это смутные указания. Так насколько же вероятно, что на этой экзопланете обитает инопланетная жизнь?

Экзопланеты — это миры, вращающиеся вокруг других звезд. Планета, о которой идет речь, называется K2-18b. Она названа так потому, что это была первой открытой планетой, вращающейся вокруг красного карлика К2-18. Существует также K2-18c — вторая открытая планета. Сама звезда тусклее и холоднее Солнца, то есть для того, чтобы получить тот же уровень света, что и мы на Земле, планета должна быть намн...
17.09.23 11:48
0
0
Лауреаты Шнобелевской премии 2023 года: празднование глупой стороны науки

Лауреаты Шнобелевской премии 2023 года: празднование глупой стороны науки

Нобелевская премия - главная награда в области науки, присуждаемая тем, кто "принес наибольшую пользу человечеству". Ig Nobel Prize, напротив, отмечает самые тривиальные и нелепые вещи, которые изучали наши лучшие и талантливые ученые.

Сегодня завершилась 33-я ежегодная церемония вручения Ig Nobel Prizes, которая в этом году полностью проходила в режиме онлайн-трансляции и сопровождалась отвратительными спецэффектами, самой нарочито жалкой в мире живой музыкой, десятками ученых с явно неоднозначным отношением ко всему происходящему и множеством дурацких шляп. Лауреаты премии 2023 года - это эксперты мирового уровня, которые про...
15.09.23 19:52
0
2
Глобальные стратегии по снижению загрязнения воздуха переломят тенденции загрязнения воздуха

Глобальные стратегии по снижению загрязнения воздуха переломят тенденции загрязнения воздуха

Изменение климата вызывает много опасений, но новое исследование успокаивает, что мы делаем кое-что правильно, когда речь идет о загрязнении воздуха. Анализ глобальных данных показал, что воздействие мелкодисперсных частиц, представляющих собой один из основных рисков для здоровья человека, снизилось.

Воздействие мелкодисперсных частиц (PM2.5), размер которых составляет 2,5 микрометра и менее, является причиной миллионов преждевременных смертей, сокращения продолжительности жизни и социальных издержек во всем мире. Согласно исследованиям, почти половина смертей, связанных с выбросами PM2.5, обусловлена традиционными источниками загрязнения воздуха, такими как сжигание ископаемого и твердого био...
10.09.23 10:27
0
3
На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

Данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) показали, что у экзопланеты вокруг звезды в созвездии Льва есть химические маркеры, которые на Земле связаны с живыми организмами. Но это смутные указания. Так насколько же вероятно, что на этой экзопланете обитает инопланетная жизнь?

Экзопланеты — это миры, вращающиеся вокруг других звезд. Планета, о которой идет речь, называется K2-18b. Она названа так потому, что это была первой открытой планетой, вращающейся вокруг красного карлика К2-18. Существует также K2-18c — вторая открытая планета. Сама звезда тусклее и холоднее Солнца, то есть для того, чтобы получить тот же уровень света, что и мы на Земле, планета должна быть намн...
17.09.23 11:48
0
2
Хищна черная дыра поедает звезду огромными кусками

Хищна черная дыра поедает звезду огромными кусками

Расположенная в соседней галактике солнцеподобная звезда постепенно съедается небольшой, но прожорливой черной дырой, теряя при каждом сближении с ней массу, эквивалентную трем Землям.

Открытие, сделанное астрономами Лестерского университета, опубликовано в журнале Nature Astronomy и представляет собой "недостающее звено" в наших знаниях о черных дырах, разрушающих орбитальные звезды. Оно позволяет предположить, что существует целый зверинец звезд, находящихся в процессе поглощения и до сих пор не обнаруженных. Астрономы обратили внимание на звезду благодаря яркой рентгеновской...
08.09.23 07:09
0
0
Индийские астрономы открыли новую кольцевую галактику

Индийские астрономы открыли новую кольцевую галактику

Совершенно случайно во время анализа данных обзора Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) астрономы из Университета Христа в Бангалоре (Индия) обнаружили новую кольцевую галактику, получившую обозначение DES J024008.08-551047.5. Она может принадлежать к редкому классу галактик с полярным кольцом.

Галактики с полярным кольцом (PRG) представляют собой системы, состоящие из S0-подобной галактики и полярного кольца, которые остаются раздельными в течение миллиардов лет. Обычно внешние полярные кольца, состоящие из газа и звезд, выстроены примерно перпендикулярно главной оси центральной галактики. На сегодняшний день открыто более 400 кандидатов в PRG, и только десятки из них были подтверждены...
05.09.23 16:01
0
1
От Луны до Солнца: Индия запускает очередную космическую миссию

От Луны до Солнца: Индия запускает очередную космическую миссию

Спустя неделю после успешной высадки на Луну в рамках индийской космической программы в субботу стартовала очередная ракета-носитель, отправившаяся в путешествие к центру Солнечной системы..

Старт Aditya-L1 состоялся незадолго до полудня, и в ходе прямой трансляции было видно, как сотни зрителей радостно кричат на фоне оглушительного шума, производимого ракетой при подъеме. "Запуск прошел успешно, все в норме", - объявил с пульта управления сотрудник Индийской организации космических исследований, когда корабль вошел в верхние слои земной атмосферы. На борту аппарата находятся научн...
02.09.23 13:27
0