A Tohoku Egyetem kutatója jelentős fejlesztéseket hajtott végre egy nagy teljesítményű elektróda nélküli plazmahajtóműben, így közelebb kerültünk a mélyebb űrkutatáshoz.
A mágneses fúvókás rf plazmahajtómű egy Mega hpt vákuumkamrában működött a Tohoku Egyetemen. Kredit: Kazunori Takahashi
Az elektromos meghajtású technológia ezen fejlesztései ugyanúgy forradalmasíthatják az űripart, ahogyan a szárazföldi szállítás innovációi, például az autók, a vonatok és a repülőgépek átalakították a megfelelő iparágakat.
Az elektromos meghajtás egy olyan technika, amely elektromágneses mezőket használ a hajtóanyag felgyorsítására és az űrhajót meghajtó tolóerő létrehozására. Az űrügynökségek úttörő szerepet játszottak az elektromos meghajtási technológiában, mint az űrkutatás jövőjeként.
Már számos űrmissziót sikeresen teljesítettek elektromos meghajtó eszközökkel, például rácsos ionhajtóművekkel és Hall tolómotorokkal. A napenergia tolóerő energiává alakul át, amikor a hajtóanyag ionizálódik, azaz plazmává válik, és elektromágneses mezők hatására felgyorsul. Az ezekhez az eszközökhöz szükséges elektródák azonban korlátozzák élettartamukat, mivel a plazma hatásának vannak kitéve és megsérülnek, különösen nagy teljesítmény mellett.
Ennek megkerülésére a tudósok az elektróda nélküli plazmahajtóművekhez fordultak. Az egyik ilyen technológia a rádiófrekvenciát (rf) használja fel plazma előállítására. Az antenna rádióhullámokat bocsát ki egy hengeres kamrába, hogy plazmát hozzon létre, ahol egy mágneses fúvóka csatornázza és felgyorsítja a plazmát, hogy tolóerőt generáljon. Az MN rf plazmahajtóművek vagy más néven helicon tológépek egyszerűséget, működési rugalmasságot és potenciálisan magas tolóerő-teljesítmény arányt kínálnak.
Az MN rf plazma tolómotorok fejlesztését azonban gátolta az RF teljesítmény tolóerő energiává való átalakításának hatékonysága. A korai kísérletek egyszámjegyű konverziós arányokat generáltak, de az újabb vizsgálatok szerény, 20%-os eredményt értek el.
Egy közelmúltbeli tanulmányban Kazunori Takahashi professzor, a Tohoku Egyetem Villamosmérnöki Tanszékéről 30%-os konverziós hatékonyságot ért el.
Míg a kiforrott elektromos hajtóművek gyakran xenon gázt használnak, amelyet drága és nehéz megfelelő mennyiségben szállítani, addig a jelenlegi 30%-os hatásfokot argon hajtóanyaggal sikerült elérni. Ez azt jelzi, hogy egy MN rf plazmahajtómű csökkentené a költségeket és a Föld erőforrás-terhelését.
"A csücske típusú mágneses mező alkalmazása gátolta azt az energiaveszteséget, amely általában a plazmaforrás falán jelentkezik" - mondta Takahashi. "Az áttörés megnyitja az ajtót a nagy teljesítményű űrszállítási technológia fejlődése előtt."
Hivatkozás: „Harminc százalékos átalakítási hatékonyság rádiófrekvenciás teljesítményből tolóerő energiává mágneses fúvókás plazma tológépben”, Kazunori Takahashi, 10. november 2022. Tudományos jelentései.
DOI: 10.1038/s41598-022-22789-7
Forrás: Egy lépéssel közelebb a mélyebb űrkutatásokhoz – A plazmahajtóművek jobb teljesítménye
