Ja jūs gatavojaties lidot kosmosā, jums ir nepieciešama sava veida vilces sistēma. Jaunā vilces tehnoloģija, ko sauc par Helicon Double Layer Thruster, varētu būt vēl efektīvāka ar savu degvielu. Izgudrotāja ir Kristīne Čārlza no Austrālijas Nacionālās universitātes Kanberā.
Klausieties interviju: Plasma Thruster Prototype (5,5 MB)
Vai arī abonējiet Podcast: universetoday.com/audio.xml
Freizers: Vai jūs varat man sniegt zināmu informāciju par jūsu izgudroto pievilcīgo tehnoloģiju?
Dr Kristīne Čārlza: Labi, ka šo dzinekli sauc par HDLT, kas apzīmē Helicon Double Layer Thruster, un tas ir jauna veida plazmas dzinekļa pielietojums dziļā kosmiskajā ceļojumā. Pamatinformācija ir mūsu pieredze plazmas tehnoloģiju, kosmiskās plazmas, plazmas apstrādes virsmu apstrādē un dažādu citu lietojumu jomā.
Freizers: Tātad, mūsdienās vismīļākais kosmosa izpētes komplekta dzinējs ir jonu motors, kas ir demonstrējis diezgan labu sniegumu kā degvielu taupošs motors. Kā motors, kurā strādājat, ir saistīts ar jonu motoru? Vai jūs varat dot cilvēkiem kaut kādu kontekstu?
Dr Charles: Jā, ir daži kopīgi aspekti un daži ļoti atšķirīgi aspekti. Tātad, vispirms jonu motors ir veiksmīgi izstrādāts pagātnei - es nezinu - apmēram 50 gadus. Tagad tas ir diezgan labi attīstīts. Bet HD dzenei ir dažas interesantas priekšrocības. Pirmkārt, tas neizmanto nekādus elektrodus. Tātad jonu motorā jums ir virkne režģu, lai jonu paātrinātu. Tātad mūsu spuldzītē nav elektrodu, mums ir jauna veida paātrināšanas mehānisms, ko mēs saucam par dubultā slāni. Tāpēc mēs to saucam par HDLT: Helicon Double Layer Thruster. Tam nav elektrodu, tāpēc tas ir ilgs kalpošanas laiks, jo jums nav elektrodu erozijas. Un otrs, patiešām svarīgs aspekts ir tas, ka, aplūkojot ierīces, piemēram, jonu motorus, tās izstaro jonus. Tātad, lai neitralizētu šos jonus, jums ir jābūt ārējam elektronu avotam, un tas parasti tiek darīts, ja virpotāja pusē ir otra ierīce, ko sauc par dobu katodu. Patiesībā jums ir divas ierīces jonu motorā. Un bieži vien tāpēc, ka viņi baidās, ka šīs dobās katoda ierīces varētu neizdoties, viņi ievieto divus no tiem, lai palielinātu kalpošanas laiku. Bet HDLT mēs faktiski izstarojam plazmu, kas pati par sevi satur virsskaņas jonu staru. Tātad mums ir virsskaņas jonu stars, kas ir galvenais vilces avots, izejot no dzinekļa, bet mums ir arī plazma, kas izstaro tieši tik daudz elektronu, lai neitralizētu staru. Tāpēc mums nav vajadzīga šī ārējā ierīce, kas ir neitralizators. Tas ir ļoti labi, jo tas var nodrošināt drošību un vienkāršību - tajā nav kustīgu detaļu - tāpēc tas padara HDLT diezgan pievilcīgu ļoti dziļā kosmiskajā ceļojumā; ilgs kalpošanas laiks. Un vēl viena priekšrocība ir tā, ka tāpēc, ka mēs izmantojam otro jēdzienu, ko sauc par helikona plazmu, tas ir ļoti efektīvs veids, kā nodot elektrību plazmā uzlādētajām daļiņām. Tas nozīmē, ka mēs varam iegūt patiešām blīvas plazmas ar daudz joniem un mēs varam palielināt jaudu. Tātad, iespējams, mēs varam pārsniegt 100 kilovatus. Šeit prototips vēl nav izdarīts, jo mūsu pirmais prototips bija tikai 1 kilovats. Bet citi eksperimenti ir ierosinājuši, ka ar mūsu plazmas veidu mēs patiešām varam palielināt jaudu, un, lai to izdarītu ar jonu motoru, būtībā galvenais ir tas, ka, pārsniedzot dažus kilovatus, jums ir jābūt virzuļi.
Tāpēc es teiktu, ka HDLT ir patiešām agras dienas, bet galvenās priekšrocības ir palielināts darbības laiks, vienkāršība, mērogojamība un drošība. Tas ir arī diezgan energoefektīvs, kas ir ļoti labi.
Freizers: Darbības ziņā jonu motori var izstumt papīra gabala vilces spēku, taču tie var to darīt gadiem ilgi un radīt vilci. Jūs sakāt, ka varētu izstumt lielāku vilci?
Dr Charles: Šobrīd jonu motori ir vislabākie attiecībā uz vilces jaudu kilovatos. Un HDLT prototips, kas ir tikai koncepts un mazāks par 1 kilovatu, neatbilst vilces spēkam. Ja ņemtu jonu motora piemēru, tam parasti ir 100 miljonu ņūtonu uz vienu kilovatu. Pašlaik mēs runājam, iespējams, 3–5 reizes mazāk, bet jums ir jāredz, ka mums nav bijis 20 gadu attīstības. Ir agras dienas, un mēs noteikti varam uzlabot tehnoloģiju.
Freizers: Un kā es tagad saprotu, Eiropas Kosmosa aģentūra ir izvēlējusies tehnoloģiju un veic dažus iekšējos testus. Un kā tad viņiem gāja?
Dr Charles: Labi, viņiem bija daži projekti. Pirmais ir tas, ka Austrālijā mums bija dotācija no finansēšanas aģentūras, un tas notika 2004. – 2005. Gadā. Mēs izstrādājām un izgatavojām pirmo HDLT prototipu, kuru pagājušā gada aprīlī nogādājām ESA un kuru mēs pārbaudījām mēnesi. Mums bija ierobežots finansējums, tāpēc mēs to nevarējām pārbaudīt ilgāk par mēnesi. Un tas parādīja, ka visi dzinekļa aspekti darbojas perfekti. Bet mēs pārbaudījām visas spējas, kuras mēs varējām, un mums bija atšķirīgs gāzes spiediens utt. Mums nebija diagnostikas, kas nepieciešama vilces mērīšanai, tāpēc mēs nezinājām, kas ir faktiskais vilces spēks. Vilciens, kas mums ir, ir tas, ko mēs varam izmērīt no jonu stara Austrālijā - tas joprojām ir jādara. Un tas ir balstīts uz šo ļoti jauno dubultā slāņa koncepciju, par kuru mums vajadzēja pārliecināt cilvēkus. Un EKA domāja, ka tas ir patiešām interesants, tāpēc viņi bija nolēmuši veikt neatkarīgu pētījumu, lai apstiprinātu dubultā slāņa efektu. Tā ir virpotāja pamatkoncepcija; paātrinājuma mehānisms. Tāpēc tagad mums patiešām ir jāredz, par ko tas ir saistīts.
Kas ir dubultā kārta? Jūs varat tikai iedomāties, ka tas ir kā upe un pēkšņi upes gultne nokrīt tā, ka tiek izveidots ūdenskritums. Tad jums ir šie joni, kas nokrīt zem šī ūdenskrituma, paātrinās un pēc tam ar lielu izplūdes ātrumu tiek savienoti ar raķeti. Tātad dubultā slānis ir potenciāls plazmas kritums. Ļoti interesanti ir tas, ka HDLT mums nav neviena elektrodu; plazma tikai nolemj to izdarīt, izmantojot noteiktu magnētisko lauku, kas ir magnētiskā pudele vai sprausla. Un tas arī viss. Tā tas ir, piemēram, ja ūdenskritums būtu bez ūdens sūknēšanas. Tātad šī ir pamatkoncepcija.
Tātad EKA bija šis neatkarīgais pētījums, lai apstiprinātu dubultā slāņa koncepciju. Vai esat redzējis jaunāko paziņojumu presei?
Freizers: Jā, man ir.
Dr Charles: Tātad bija šis jaunākais Austrālijas pētījums. Mums ir pirmais prototips, un mēs esam nodemonstrējuši dažus aspektus; lai gan vilces spēks vēl nav izmērīts kosmosa simulācijas kamerā. ESA ir apstiprinājusi arī virpotāja koncepciju, kas ir šī divslāņu koncepcija. Tāpēc šobrīd mēs atrodamies.
Freizers: Tātad, kādām misijām, jūsuprāt, HDLT dzineklis būtu labāks?
Dr Charles: Tam jābūt tiešām ilgtermiņa misijām, kur esat spiesti doties lēnām, bet uz ilgu laiku. Un tam ir arī šis jaukais drošības aspekts. To ir iespējams izmantot gaisa kuģu vadībā. Tātad tas tiešām ir paredzēts kosmosa misijām dziļā kosmosā vai došanās uz Marsu ... līdzīgas lietas.
Freizers: Es redzu. Es domāju, ka viena no tās galvenajām priekšrocībām šeit ir tā, ka tajā ir mazāk kustīgu detaļu - detaļas, kuras varētu sadalīties.
Dr Charles: Un to var arī palielināt pie varas, kas arī ir svarīgi. NASA ir simulējusi, kāda veida jauda jums būs nepieciešama, lai nosūtītu cilvēkus uz Marsu, un tas ir megavatu diapazonā. Tātad jums būs jābūt spēkam. Jums būs jāprot arī palielināt savus virzītājus. Viņiem jāspēj darboties ar lielu jaudu, lai veiktu šo darbu. Tas, ko darīja NASA, parāda, ka, ja jums varētu būt piemērots plazmas dzenējs vai plazmas raķete, jūs varētu samazināt laiku, lai dotos uz Marsu, jo, ja jūs izmantojat plazmas tehnoloģiju, varat izmantot ģeodēziskās trajektorijas. Ja jūs izmantojat ķīmisku piedziņu, jums vairāk līdzinās ballistiskajai trajektorijai. Tātad jūs varat samazināt laika ceļojumu, piemēram, uz Marsu.
Freizers: kādi ir nākamie soļi jūsu pētījumiem?
Dr Charles: Nu, mēs paralēli darām dažādas lietas. Mēs joprojām ļoti stingri strādājam pie paša dubultā slāņa, jo tas ir ļoti jauks fizikas veids, kam ir visādi citi pielietojumi aurorā vai saules vēja paātrinājums utt. Mums šeit ir arī jauna kosmosa simulācijas kamera. Austrālijas Nacionālā universitāte. Un mēs esam uzstādījuši prototipu, kas ir atpakaļ no ESA, šajā kosmosa simulācijas kamerā. Un mēs, iespējams, sāksim mēģināt izmērīt vilces spēku un citus veidus, iespējams, no 2006. gada janvāra. Un, iespējams, nenotiek arī citi jaunumi. Mēs redzēsim, kā iet. Mēs noteikti pieliksim daudz pūļu šajā jautājumā. Tas ir ļoti aizraujoši, jo daudzus cilvēkus interesē iznākums.
Informācija par HDLT zibspuldzi no ANU
