Thrusters T6 ไอออนที่ประหยัดน้ำมันจะส่ง BepiColombo ไปยังดาวพุธภายในปี 2024

วิธีที่ง่ายที่สุดในการอธิบายผลประโยชน์การสำรวจอวกาศของทรัสอิออนผ่านจรวดคือการเปรียบเทียบพวกมันในสไตล์“ Tortoise and the Hare” ที่ง่ายกว่า: เร็วกว่าทั้งสอง - ในกรณีนี้จรวด - ไม่ชนะการแข่งขันเสมอไป.

“ กระต่ายเป็นระบบขับเคลื่อนสารเคมีและภารกิจที่คุณสามารถยิงเครื่องยนต์หลักเป็นเวลา 30 นาทีหรือหนึ่งชั่วโมงและจากนั้นสำหรับภารกิจส่วนใหญ่ของคุณ” Michael Patterson นักเทคโนโลยีอาวุโสของโครงการ In-Space Propulsion Technologies ของ NASA บอก ผกผัน. “ ด้วยการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ามันเหมือนกับเต่าในการที่คุณเคลื่อนที่ช้ามากในความเร็วของยานอวกาศเริ่มต้น แต่คุณขับอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน - หลายพันชั่วโมง - และจากนั้นยานอวกาศก็จับเดลต้าที่มีขนาดใหญ่มาก.”

เครื่องขับไอออนจะถูกใช้ในภารกิจขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) ถึงดาวพุธ BepiColombo (อาจเป็นยานอวกาศที่สร้างเสียงดีที่สุดของอังกฤษจนถึงปัจจุบัน) จะเปิดตัวในปี 2560 บินโดยวีนัสในปี 2562 และ 2563 และถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพุธในปี 2567

ยานอวกาศจะใช้เครื่องขับไอออน T6 ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งจะช่วยให้ ESA ศึกษาดาวเคราะห์ในสุดของกาแลคซีของเราตลอดระยะเวลาภารกิจเกือบเจ็ดปี วงโคจรสองวงจาก ESA และองค์การอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) ที่นำไปใช้โดย BepiColombo จะสามารถวิเคราะห์พื้นผิวของดาวเคราะห์เป็นเวลาหนึ่งปีโลก

โลจิสติกส์ของการเดินทางที่ยาวนานนั้นเป็นไปไม่ได้หากปราศจากเทคโนโลยีไอออนทรัสเตอร์ซึ่ง Patterson ได้รับการพัฒนามานานหลายปีในฐานะวิศวกรออกแบบสำหรับภารกิจอวกาศห้วงอวกาศ 1 ของรุ่งอรุณของนาซ่าและผู้ตรวจสอบหลักของระบบขับเคลื่อน Xenon Thruster (NEXT) ของนาซา เขากล่าวว่าเทคโนโลยีให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่สูงขึ้นมากความสามารถในการปฏิบัติภารกิจที่ยาวนานขึ้น (เช่นเดียวกับที่ดำเนินการโดย BepiColombo) และขั้นตอนการปิดเครื่องที่ไม่อนุญาต ปัจจุบันเขากล่าวว่า 50 เปอร์เซ็นต์ของมวลจรวดนั้นอุทิศให้กับสารเคมีขับเคลื่อน

“ ด้วยจรวดขับดันแบบทั่วไป คุณใช้เวลาครึ่งหนึ่งของยานเกราะยิง (มวล) ของคุณเพียงเพื่อขับเคลื่อนจรวดในอวกาศเพื่อให้สามารถผลักดันสิ่งใดก็ตามที่คุณต้องการผลักดันไปยังตำแหน่งถัดไป” แพตเตอร์สันกล่าว “ โดยการกำจัดระบบขับเคลื่อนสารเคมีบนยานอวกาศและติดตั้งระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าคุณสามารถเปลี่ยนจำนวนนั้นลงอย่างมากเป็น 10, 15 หรือ 20 เปอร์เซ็นต์ของมวลทั้งหมด”

เครื่องทอนไอออนไฟฟ้าสถิตแบบ gridded เช่น T6 ใช้ก๊าซซีนอนเป็นตัวขับเคลื่อน นีลวอลเลซวิศวกรขับเคลื่อนของ ESA กล่าวในการเปิดตัวโดยสันนิษฐานว่า“ จรวดชนิดเดียวกัน” thrusters T6 สามารถเร่งความเร็วได้ถึง 15 เท่ายิ่งกว่าสารเคมีแบบเดิม

การหาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเปิดตัวจรวดนั้นเป็นจุดสนใจของ SpaceX เนื่องจาก บริษัท ที่ก่อตั้งโดย Elon Musk เพิ่งแสดงให้เห็นว่าสามารถนำจรวดกลับมาใช้ใหม่และลงจอดบนโดรนในมหาสมุทร

อย่างไรก็ตามการขับเคลื่อนด้วยไอออนซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อค่าใช้จ่ายในการสำรวจอวกาศนั้นมีความก้าวหน้าด้วยความเร็ว "น้ำแข็ง" แพตเตอร์สันชี้ให้เห็น

“ อัตราการใช้เทคโนโลยีของนาซ่าและโดยองค์การอวกาศยุโรปอยู่ในระดับที่ค่อนข้างต่ำ” เขากล่าว “ หากเรากำลังพูดถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระหว่างแนวคิดและแอปพลิเคชันมันใช้เวลาเก้าถึง 12 เดือน ระบบขับเคลื่อนอิออนถัดไปซึ่งกำลังแทนที่เครื่องยนต์ที่ฉันสร้างและทดสอบเมื่อ 15 ปีก่อนในเดือนนี้ เรากำลังพูดถึงแอปพลิเคชั่นแรกสุดที่เกิดขึ้นในปี 2021”

สัปดาห์นี้องค์การนาซ่าได้รับรางวัล Aerojet Rocketdyne จากแคลิฟอร์เนียซึ่งทำสัญญาระยะเวลา 36 เดือนมูลค่า 67 ล้านเหรียญสหรัฐเพื่อพัฒนาเครื่องยนต์ไอออนพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งสามารถยืดอายุการปฏิบัติภารกิจได้นานกว่าเครื่องยนต์ไอออนเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพสูงบนเรือ BepiColombo

สำหรับตอนนี้ T6 ion thrusters ที่เสริมกำลังการเดินทางของ BepiColombo ของ EAS พร้อมด้วยความช่วยเหลือจาก thrusters ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และสารเคมีบางส่วนจะเป็นทรัพยากรที่มากพอที่จะนำยานอวกาศสำหรับภารกิจเจ็ดปีทั้งหมดในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ในอดีตมี ที่จะพึ่งพาวิธีการหนังสติ๊กโดยใช้แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ - ชาวอังคาร สไตล์

ภารกิจของ EAS กำลังใกล้เข้ามาอย่างรวดเร็วและหน่วยงานเพิ่งทำการทดสอบ Thrusters T6 ใหม่ซึ่งเป็นพี่ใหญ่ของ T5 ในสัปดาห์นี้ Patterson กล่าวว่า NASA จะดำเนินภารกิจตามไอออนไอทรัสเตอร์หลายแห่งในปี 2020

Patterson กล่าวว่า NASA ได้ทำการเฝ้าระวังวงโคจรของวัตถุ“ ค่อนข้างง่าย” ทั้งหมดที่มีการขับเคลื่อนด้วยสารเคมี แต่มันจะต้องมีระบบไอออนเพื่อไปยังเป้าหมายที่มีค่าสูงกว่าเช่นขนาดเล็กขึ้นไปถึงดวงจันทร์และดาวเคราะห์น้อยที่โคจรรอบได้ยาก ความสามารถในการแก้ไขอย่างต่อเนื่องของทรัสไอออน

“ ตอนนี้คุณจะได้รับวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจมากขึ้นเช่นเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ของดาวเสาร์หรือดาวพฤหัสหรือดาวอังคารและทำวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจที่มีศักยภาพในการทดสอบชีวิตที่อื่น” แพตเตอร์สันกล่าว “ สิ่งเหล่านี้เป็นวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ที่มีมูลค่าสูง แต่พวกเขาก็ยากที่จะทำจากมุมมองของการขับเคลื่อน”