Magnetfelt oscillerende forsterket thruster - Magnetic field oscillating amplified thruster

Den magnetiske felt oscillerende forsterket thruster ( MOA , ofte benevnt som plasma motor av media) er et allsidig electrothermodynamic system, som er i stand til å akselerere nesten enhver elektrisk ladede gassformet medium ( plasma søknad) til ekstremt høye hastigheter, og dermed generere en høy energetisk plasma stråle i eksosen og også elektrisk ledende væsker (hydrodynamisk applikasjon) generelt.

For å gjøre dette, MOA benytter en såkalt alfvénbølger , en fysisk prinsipp innenfor magnetohydro som ble først beskrevet i 1942 av den senere nobelpris vinner Hannes Alfvén`s og hvor det fremgår at fluktuerende magnetfelt kan indusere tetthetsbølger i elektrisk ledende medier (f.eks plasma , saltvann osv.). Disse tetthetsbølgene kan nå veldig høye hastigheter, og når partiklene inne i mediet er koblet til dem, blir partiklene også akselerert til veldig høye hastigheter, og når følgelig veldig høye kinetiske energier.

På grunn av oppvarmingsmekanismen basert på adiabatisk kompresjon , er MOA fundamentalt forskjellig fra andre elektrotermiske thrustere , spesielt fra magnetoplasmadynamisk eller MPD-thruster som den noen ganger sammenlignes med den samlede betegnelsen plasma-motor.

Bruksområder

På grunn av de høye eksoshastighetene og den tilhørende høye spesifikke impulsen og / eller den høye partikkelenergien, dukker det opp to primære applikasjonsområder: romfart og belegg av bestemte materialer. For romfart tilfellet fører den høye spesifikke impulsen til en relevant reduksjon i drivstofforbruket (opptil 90%) når man sammenligner MOA med dagens moderne motorer . For belegg tilfelle fører den høye kinetiske energien til eksospartiklene til en høy penetrasjonsdybde i målmaterialet. Dette tillater for eksempel å herde stål, aluminium og andre metaller, men også for å endre materialegenskapene til glass og plast.

En ytterligere fordel med MOA-konseptet er korrosjonsfri oppførsel, noe som fører til lang levetid for systemet. De samme magnetfeltene som genererer Alfvén-bølgene, forhindrer høyenergipartikler i å treffe thrusterveggen eller andre av MOAs strukturelle komponenter, og unngår derfor partikkelindusert skade nesten iboende.

Oppsett av MOA-systemet

Avfyring av MOA-thruster inne i et vakuumkammer

Plasmasøknad

I utgangspunktet er MOA-thrusteren sammensatt av fem delsystemer:

  • Plasma generator,
  • Sentralt rør,
  • Primærspole,
  • Sekundær spole,
  • Forsynings- og kontrollenheter.

Den plasmageneratoren frembringer en kontinuerlig strøm av ioniserte partikler, som Drivgarn på innsiden av sentralrøret mot den magnetiske eksosdysen. Disse partiklene kan for eksempel være nitrogen - eller hydrogenmolekyler , så vel som edelgasser som argon eller xenon eller andre gassformede ting. Siden partiklene er ionisert, reagerer de på de to magnetfeltene, som genereres av den primære og den sekundære spolen . Av disse to er primærspolen slått på permanent, da den også danner magnetisk eksosdyse, mens sekundærspolen slås av og på for å deformere magnetfeltlinjene i systemet. Ved denne deformasjonen genereres Alfvén Waves, som - i neste trinn - transporterer, komprimerer og akselererer det fremdrivende mediet til spesifikke forhåndsdefinerte parametere. Til slutt sørger forsynings- og kontrollenhetene for at MOA-thrusteren fungerer innenfor de forventede parametrene.

Ettersom konseptet krever en plasmagenerator for å produsere de ioniserte partiklene, kan MOA i prinsippet beskrives som et elektrisk fremdriftssystem, lik en ionmotor. Imidlertid, på grunn av samspillet mellom magnetfeltene, blir partiklene også komprimert og adiabatisk oppvarmet, og gjør dermed hele systemet til et elektrotermynamisk system . Kombinasjonen av elektriske og termodynamiske prinsipper fører også til en forening av de respektive fordelene. Som sådan har MOA på den ene siden den høye effektiviteten til elektriske fremdriftssystemer og på den andre siden muligheten til å akselerere et høyt antall partikler - akkurat som et termisk system - og oppnår derfor en relativt høy skyvekraft ved en høy spesifikk impuls. Kombinasjonen av høy partikkel energi / eksoshastighet og relativt høy trykk i denne formen er et nytt forslag. Den høye fleksibiliteten ved å endre trykk og spesifikk impuls under flyging ved å tilpasse massestrøm og strømforbruk er for øyeblikket et unikt trekk som tilbys av dette nye thrusterkonseptet.

Hydrodynamisk applikasjon

I den hydrodynamiske applikasjonen skiller MOA seg primært ved at plasmakilden ikke lenger er nødvendig. Grunnleggende for funksjonen er støtten med en elektrisk ledende væske eller en elektrolytt tilgjengelig fra en tank eller et miljøreservoar (salt sjøvann, etc.).  

Historie og nåværende status

MOA ble opprinnelig oppfunnet og definert av Manfred Hettmer i 1982. Han utviklet også systemet fra en teoretisk modell til en praktisk enhet etter å ha nådd et grunnleggende nivå av egenfinansiering av sitt entreprenørskap i IT-bransjen. I det første logiske trinnet i 1998 begynte han å kode en datasimulering og bygget en mock-up for å definere komponenter og funksjoner i 1999 (først uten plasmakilde). Ved å etablere profesjonelle kontakter klarte Hettmer også å sette sammen et lite team. De første testene med en funksjonell brødbrettmodell ble utført i et laboratorium ved LRT (Institute of Astronautics) ved det tekniske universitetet i München i Garching . En første patentsøknad ble inngitt i 2003.

I en ekspertuttalelse fra Horst Loeb (vinner av Stuhlinger-medaljen i 2005) ved Justus-Liebig-University Gießen , ble MOA-konseptet også bekreftet på grunnlag av det tekniske konseptet og simuleringsdataene laget av Hettmer.

Til slutt kunne et laboratorium ved Technical University Graz brukes til videre testing. Ved Institutt for kommunikasjonsnett og satellittkommunikasjon fortsatte testkampanjen og viste muligheten for MOA-konseptet. De oppnådde resultatene ble presentert på International Astronautical Congress i Fukuoka , Japan, 21. oktober 2005. En artikkel skrevet av Hettmer ble publisert i et tidsskrift i Tyskland i 2006.

Den dedikerte selskap kalt QASAR Technologieentwicklung Ges.mbH (østerrikske selskapet register HG Wien FN 268333h) grunnlagt av Hettmer i 2003 hadde blitt satt opp til å videreutvikle MOA teknologi og for å teste potensielle terrestriske applikasjoner, både for romfart, i området av belegg og andre områder. Sommeren 2005 har MOA-prototypen nådd TRL 5 ( teknologiredighetsnivå ) etter at komponenten og / eller brødbrettet er validert i et relevant miljø .

Etter at QASAR Technologieentwicklung Ges.mbH ble stengt i begynnelsen av 2009 på grunn av interne vanskeligheter med aksjonærer og investorer, fortsatte Hettmer prosjektet i stor grad med egne midler innenfor de gitte mulighetene. Implementeringen av en kommersiell applikasjon er planlagt.

Se også

Referanser

  1. ^ " Raumfahrt Concret " 2/2006

Eksterne linker