Helicon dobbeltlags thruster - Helicon double-layer thruster
Den Helicon tolags thruster er en prototype fremdrift av romfartøy motor. Den ble opprettet av den australske forskeren Dr Christine Charles , basert på en teknologi oppfunnet av professor Rod Boswell , begge ved Australian National University .
Designet er verifisert av ESA , som deltar i utviklingen.
Teori om drift
En helicon-dobbeltlags thruster (HDLT) er en type plasmapropeller , som skyver ut ionisert gass med høy hastighet for å gi skyvekraft til et romfartøy . I denne thrusterkonstruksjonen injiseres gass i et rørkammer ( kilderøret ) med en åpen ende. Radiofrekvent vekselstrøm (ved 13,56 MHz i prototypedesignet) er koblet til en spesielt formet antenne viklet rundt kammeret. Den elektromagnetiske bølgen som sendes ut av antennen, får gassen til å bryte ned og danne et plasma. Antennen begeistrer deretter en helikonbølge i plasmaet, som ytterligere varmer plasmaet.
Enheten har et tilnærmet konstant magnetfelt i kilderøret (levert av solenoider i prototypen), men magnetfeltet divergerer og avtar raskt i størrelse bort fra kilderegionen, og kan tenkes som en slags magnetisk dyse . I drift er det en skarp grense mellom plasma med høy tetthet inne i kilderegionen og plasma med lav tetthet i eksosen, som er forbundet med en kraftig endring i elektrisk potensial. Plaseegenskapene endres raskt over denne grensen, som er kjent som et strømfritt elektrisk dobbeltlag . Det elektriske potensialet er mye høyere inne i kilderegionen enn i eksosen, og dette tjener både til å begrense de fleste elektronene, og til å akselerere ionene bort fra kilderegionen. Nok elektroner unnslipper kilderegionen for å sikre at plasmaet i eksosen er nøytralt generelt. Som de fleste ionedrivingsenheter, er HDLT en lavtrykk, høy spesifikk impuls (Isp) thruster.
En prototype på 15 cm diameter thruster, operert i lavmagnetisk feltmodus, gjennomgikk innledende trykkprøving i 2010, men en mer komplett testmetode ville være nødvendig for å beregne den totale skyvekraften riktig. For tiden gjennomgår den siste thrusterprototypen tester på romsimuleringsanlegget kalt "Wombat XL" som ligger ved Australian National University (ANU) Mount Stromlo Observatory .
Den HDLT har to hoved-fordeler fremfor de fleste andre ionemotor utførelser; først skaper det et akselererende elektrisk felt uten å sette inn upålitelige komponenter som høyspenningsnett i plasmaet (den eneste plasmavendte komponenten er det robuste plasmakaret). For det andre er det ikke nødvendig med en nøytralisator , siden det er like mange elektroner og (enkeltladede) positive ioner som sendes ut. Så hverken med bevegelige mekaniske deler eller følsomhet for erosjon, forklarer Dr. Charles: 'Så lenge du gir kraften og drivstoffet, kan du gå for alltid.'
applikasjoner
Den primære applikasjonen for denne thrusterdesignen er beregnet på satellittstasjonsholding, langvarig overføring av LEO til GEO- baner og applikasjoner i dyp rom. Mens en typisk design kan gi en levetid på 50 år, eller en besparelse på 454 kg oppskytningsvekt for store satellitter , kan denne typen thruster også redusere lengden på interplanetære romturer betydelig. For eksempel kan en tur til Mars forkortes til 3 måneder i stedet for 8 til 9 måneder med konvensjonelle kjemiske raketter.