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    NASA表露離子動員機新沖破:無望完成送人上火星

    種別:社會消息宣布人:依致美宣布時光:2017-11-02

    據英國《逐日郵報》報導,日前,來自NASA和美國密歇根大學的工程師們頒布了一個在離子動員機研發方面沖破了記載的測試,該離子動員機的設計初誌是讓它完成帶人類登上火星。

    這款被稱之爲“霍爾推動器”(Hall Thruster)的離子動員機是今朝正在處于研發傍邊的三款“火星動員機”中的一款,它經由過程應用電場和磁場來離子化諸如氙氣如許的氣體,讓它噴出離子,並進而發生出推進推動器進步的推力。

    比擬傳統的化學推動劑火箭,這項技術要更幹凈、更平安,燃料應用率也更高,但它的缺陷是它所發生的推力要絕對小一些,加快度也小一些。

    “火星籌劃行將光降,我們曾經曉得霍爾推動器在太空中可以或許運轉得很好,”X3離子推動器研發項目標首席工程師亞曆克·加利莫爾(Alec Gallimore)如許說道。

    “不管是在燃料經濟性方面,完成用起碼的能量和推動劑在一年半載內完成設備的輸送,照樣在速度方面,更快地將飛船機組人員輸送至火星,霍爾推動器都有待進一步的優化。”

    一些專家曾表現,霍爾推動器能在幾周而不是幾年內,將人送到火星。

    在日進步行的幾場測試中,X3離子推動器打破了三項此前由其它霍爾推動器創下的記載,這讓完成載人火星籌劃的願望,又大了幾分。

    此次主導X3離子推動器研發的迷信家包含密歇根大學航天航空工程傳授曆克·加利莫爾和密歇根大學航天航空工程學院的院長羅伯特·J·弗拉希罕(Robert J. Vlasic)。

    霍爾推動器經由過程應用電場和磁場,異常快地加快大批推動劑(等離子體),構成等離子體射流,進而異常高效地供給太空飛船進步所需的推力。這一技術只需傳統化學火箭運轉所需燃料的一小部門,就能夠將速度晉升至最大。

    今朝,擺在迷信家們眼前的最大挑釁是若何讓離子推動器變得更壯大。

    這個代號爲“X3”的新一代霍爾推動器是由來自密歇根大學、NASA和美國空軍的科研人員們配合研收回的,它勝利打破了此前另外壹台霍爾推動器所創下的記載——它發生了5.4牛頓的推力,而上一代所創下的記載是3.3牛頓。

    推力上的晉升對載人火箭籌劃來講是相當主要的——這意味著更快的加快和更短的飛行時光。

    X3還將此前運轉電流的記載翻了個倍(250安培vs 112安培),並稍微進步了運轉功率(102千瓦vs 98千瓦)。

    X3推動器是今朝正處于研制傍邊的三種“火星動員機”中的一種,該項目遭到了NASA贊助。

    來自密歇根大學航天航空工程學院的壹位博士生斯科特·霍爾(Scott Hall)和壹名名叫哈尼·卡馬拉(Hani Kamhawi)的NASA迷信家,在NASA格倫研討中心(Glenn Research Center)停止了這些測試。

    這幾場試驗讓科研人員們五年多來的搭建、測試和改良任務迎來了熱潮。

    專注于研發太陽能電推動體系的NASA格倫研討中心,具有美國今朝獨壹一個能操作X3推動器的真空試驗室,這重要是由於X3推動器發生的排氣太甚偉大,乃至其它真空室的真空泵都沒法承載得起,強行試驗的話,X3推動器尾部噴出的疝氣就會沖回等離子體羽流,讓搗亂試驗成果。

    鑒于今朝任何蒙受台都沒法承當X3推動器的試驗,霍爾博士還專門搭建了一個特制的推力蒙受台,來蒙受X3推動器500磅的分量和它所發生出的推力。

    “最主要的時辰是當你打開了真空室的門,並抽閑了外面的空氣,”霍爾如許評論道。“假如讓我去猜測的話,我認為這個推動器將成爲將人類奉上火星的基石。”

    在經由20小時的抽閑空氣,完成太空情況的營建後,霍爾和卡馬拉天天都邑花上12個小時來測試這台X3推動器。

    接上去,X3將被整合進洛克達因公司(Aerojet Rocketdyne)開辟出來的電源體系。洛克達因是一家火箭和導彈推動器制作商,它今朝曾經獲得了NASA的受權,將主導該項工程推動器體系的研發。

    在2018年春季的時刻,霍爾預期將回到NASA格倫研討中心,在洛克達因公司電源處置體系的合營下,對X3推動器停止爲期100小時的測試。

    由於X3離子推動器比擬傳統化學火箭更節儉燃料,X3離子推動器將成爲摸索火星、小行星和太陽系邊沿地域的幻想選擇。

    今朝,密歇根大學“摸索協作下一代太空技術”項目(NextSTEP)的工程師們曾經勝利地造出了X3推動器的原型機。這個離子動員機是洛克達因公司推出的XR-100推動體系的一部門,在將來的10年裏,它將使令太空飛船飛翔火星。

    在將來的3年裏,將給洛克達因公司供給650萬美元的資金用于研發代號爲XR-100的新型推動體系。

    這個由亞曆克·加利莫爾傳授研制出的X3離子推動器是這套XR-100體系的焦點,加利莫爾所率領的推動器研發團隊是以也將取得100萬美元的嘉獎。

    這個XR-100體系正面對著兩個別的兩個推動計劃的劇烈競爭。

    這三套計劃都依附于放射等離子體——等離子是一種物資的能態,在這類狀況下,電子和離子同時存在——從而推進推動器的進步。

    X3離子推動器的焦點技術——霍爾推動器——曾經被用于操控繞地軌道衛星的運轉。

    “作爲對比,今朝在地球軌道運轉的功率最大的霍爾推動器的功率是4.5千瓦,”加利莫爾傳授如許說明道。

    對一顆衛星的軌道或偏向調劑來講,這一個功率是足夠用的,但對運輸人類摸索太空深地方需的大量貨色來講,這一功率又顯得左支右絀了。

    霍爾推動器的任務道理是經由過程加快等離子,讓它以極高的速度向後放射出去,從而給推動器施加了一個進步的推力。

    這一進程的開端是讓電子繞著一個圓形通道活動。這趟扭轉“觀光”從位于排氣真個負極開端,到位于通道內側的正極停止。在這一過程當中,電子們會“跑進”原子堆(平日是氙氣)裏,電子和原子的碰撞,會將疝原子鍾的電子“撞走”,讓氙原子釀成帶正電的粒子。

    這些電子的扭轉活動同時也會臨盆一個壯大的電場,將氙氣離子從通道排氣端中拉扯了出來。

    “當它們被離子化的時刻,氙原子能以最高0米每秒的速度射出,這相當于每小時65千米,”加利莫爾傳授如許說道。

    X3離子推動器具有三個如許的通道,每壹個都只要幾厘米深,它們以齊心環的方法互相嵌套,這類嵌套方法讓這個霍爾推動器能以200千瓦的功率運轉。

    在加利莫爾傳授試驗室任務的斯科特·霍爾博士將應用這筆NASA供給的資金來對這台X3推動器停止一系列的電池測試。

    起首,他將在密歇根大學的等離子體和電力推動試驗室(Plasmadynamics and Electric Propulsion Lab)將這台X3離子推動器的運轉功率晉升至60千瓦,然後在NASA格倫研討中心持續將功率晉升至200千瓦。

    與此同時,另外壹位名叫莎拉·屈松(Sarah Cusson)的博士生將持續對X3停止進一步的改良,讓X3今朝僅爲1年多一點兒的應用壽命,延伸至如今的5到10倍。

    
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