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!
0
Астрономы нашли редкую каменистую планету, пригодную для поиска признаков жизни

Астрономы нашли редкую каменистую планету, пригодную для поиска признаков жизни

На недавно открытой экзопланете стоит поискать признаки жизни. Анализ, проведенный группой ученых, описывает планету, которая вращается вокруг красного карлика Wolf 1069 в обитаемой зоне.

В эту зону входят расстояния вокруг звезды, на которых на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Кроме того, масса планеты Wolf 1069 b похожа на массу Земли. Весьма вероятно, что она представляет собой каменистую планету, которая также может иметь атмосферу. Это делает планету одной из немногих перспективных целей для поиска признаков благоприятных для жизни условий и биосигнатур. Ко...
04.02.23 09:28
0
1
Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Астрономы из Центра космического рассвета (DAWN) раскрыли природу самой плотной области галактик, наблюдаемой космическим телескопом Джеймса Уэбба в ранней Вселенной.

Ученые считают, что это прародитель массивной галактики, похожей на Млечный Путь, наблюдаемой в то время, когда она все еще собиралась из более мелких галактик. Открытие подтверждает наше понимание того, как формируются галактики. Согласно нынешнему пониманию формирования структур во Вселенной, галактики формируются иерархическим образом, при этом небольшие структуры формируются сначала в очень р...
01.02.23 13:31
0
0
Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Астрономы недавно обнаружили, что гигантские облака молекулярного водорода, место рождения звезд, могут жить десятки миллионов лет, так как отдельные молекулы постоянно разрушаются и собираются заново. Это новое исследование помогает внести важный вклад в понимание общей картины того, как рождаются звезды.

Чтобы создать звезды, сначала нужны гигантские облака молекулярного газообразного водорода. Это резервуары, которые могут подвергнуться катастрофическому коллапсу. При этом могут появиться сразу десятки и даже сотни звезд. Без резервуаров газа невозможно создать звезды, поэтому астрономов особенно интересует, как ведут себя эти облака. Эволюция облаков в галактической среде может рассказать об ист...
31.01.23 08:45
0
1
Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Солнечные панели не могут эффективно работать когда грязные, но их регулярная очистка может занять много времени. Инженеры в Германии разработали ультратонкое покрытие, которое сделает солнечные панели и другие поверхности самоочищающимися.

Солнечная энергия — крупнейший источник возобновляемой энергии, и быстро растет. Но, как можно себе представить, невозможно отправить кого-то со шваброй для очистки миллионов солнечных панелей в каждом парке. В идеале они бы сами очищались, и теперь исследователи из Института Фраунгофера в Германии добились успехов в этой концепции. Команда создала покрытие, которое меняет свою реакцию на воду в ...
30.01.23 13:27
0
0
Астрономы нашли редкую каменистую планету, пригодную для поиска признаков жизни

Астрономы нашли редкую каменистую планету, пригодную для поиска признаков жизни

На недавно открытой экзопланете стоит поискать признаки жизни. Анализ, проведенный группой ученых, описывает планету, которая вращается вокруг красного карлика Wolf 1069 в обитаемой зоне.

В эту зону входят расстояния вокруг звезды, на которых на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Кроме того, масса планеты Wolf 1069 b похожа на массу Земли. Весьма вероятно, что она представляет собой каменистую планету, которая также может иметь атмосферу. Это делает планету одной из немногих перспективных целей для поиска признаков благоприятных для жизни условий и биосигнатур. Ко...
04.02.23 09:28
0
1
Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Астрономы из Центра космического рассвета (DAWN) раскрыли природу самой плотной области галактик, наблюдаемой космическим телескопом Джеймса Уэбба в ранней Вселенной.

Ученые считают, что это прародитель массивной галактики, похожей на Млечный Путь, наблюдаемой в то время, когда она все еще собиралась из более мелких галактик. Открытие подтверждает наше понимание того, как формируются галактики. Согласно нынешнему пониманию формирования структур во Вселенной, галактики формируются иерархическим образом, при этом небольшие структуры формируются сначала в очень р...
01.02.23 13:31
0
0
Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Астрономы недавно обнаружили, что гигантские облака молекулярного водорода, место рождения звезд, могут жить десятки миллионов лет, так как отдельные молекулы постоянно разрушаются и собираются заново. Это новое исследование помогает внести важный вклад в понимание общей картины того, как рождаются звезды.

Чтобы создать звезды, сначала нужны гигантские облака молекулярного газообразного водорода. Это резервуары, которые могут подвергнуться катастрофическому коллапсу. При этом могут появиться сразу десятки и даже сотни звезд. Без резервуаров газа невозможно создать звезды, поэтому астрономов особенно интересует, как ведут себя эти облака. Эволюция облаков в галактической среде может рассказать об ист...
31.01.23 08:45
0
0
Метеориты раскрывают вероятное происхождение летучих химических веществ Земли

Метеориты раскрывают вероятное происхождение летучих химических веществ Земли

Метеориты рассказали исследователям о вероятном далеком происхождении летучих химических веществ Земли, некоторые из которых составляют строительные кирпичики жизни.

Они обнаружили, что около половины земных запасов летучего элемента цинка приходится на астероиды, происходящие из внешней части Солнечной системы — части за поясом астероидов, который включает планеты Юпитер, Сатурн и Уран. Предполагается, что из этого материала были получены и другие важные летучие вещества, такие как вода. Летучие вещества — это элементы или соединения, которые переходят из тв...
28.01.23 14:04
0