פודקאסט: אב-טיפוס של פלזמה

אם אתה מתכוון לטוס בחלל, אתה זקוק למערכת הנעה כלשהי. טכנולוגיית דחיפה חדשה בשם Helicon Double Layer Thruster עשויה להיות יעילה עוד יותר עם הדלק שלה. דוקטור כריסטין צ'ארלס מהאוניברסיטה האוסטרלית הלאומית בקנברה הוא הממציא.

האזן לראיון: אב טיפוס של Thruster Plasma (5.5 מגה בייט)

או הירשם לפודקאסט: universetoday.com/audio.xml

פרייזר: האם אתה יכול לתת לי קצת רקע לטכנולוגיית הדחיפה שהמצאת?

ד"ר כריסטין צ'רלס: אוקיי, המותחן הזה נקרא HDLT, שמייצג את Thruster הליקון שכבה כפולה, וזה סוג חדש של יישום thruster פלזמה לנסיעה בחלל עמוק. והרקע הוא המומחיות שלנו בטכנולוגיות פלזמה, פלזמה בחלל, עיבוד פלזמה לטיפול במשטחים ומגוון יישומים אחרים.

פרייזר: אז, המנוע החביב על חקר החלל שנקבע בימינו הוא מנוע היונים, שהפגין ביצועים טובים למדי כמנוע חסכוני בדלק. איך המנוע שאתה עובד עליו קשור למנוע יונים? אתה יכול לתת לאנשים קצת הקשר?

ד"ר צ'רלס: כן, ישנם כמה היבטים שכיחים וכמה היבטים שונים מאוד. אז ראשית, מנוע היונים פותח בהצלחה בעבר - אינני יודע - 50 שנה לערך. זה די מפותח עכשיו. אך למותח HD יש כמה יתרונות מעניינים. ראשית, הוא אינו משתמש באלקטרודות. אז במנוע היונים, יש לך סדרת רשתות להאצת היון. אז למותחן שלנו אין אלקטרודות, יש לנו סוג חדש של מנגנון תאוצה שאנו מכנים שכבה כפולה. זו הסיבה שאנחנו קוראים לזה HDLT: Thruster Helicon Layer Thruster. אין לה אלקטרודות, אז זה אומר שיש לה חיים ארוכים מכיוון שאין לך סחף אלקטרודות. והיבט שני חשוב באמת הוא אם מסתכלים על מכשירים כמו מנועי יון, הם פולטים יונים. אז אתה צריך שיהיה לך מקור חיצוני של אלקטרונים כדי לנטרל את היונים האלה, וזה בדרך כלל נעשה על ידי כך שיש מכשיר שני בצד הזרוע המכונה מכשיר קתודה חלול. למעשה יש לך שני מכשירים במנוע יונים. ופעמים רבות מכיוון שהם חוששים שמכשירי הקתודה החלולים האלה עלולים להיכשל, הם הניחו שניים מהם כדי להגדיל את חייו. אבל ב- HDLT אנו למעשה פולטים פלזמה, אשר כשלעצמה מכילה קרן יונים קולית. אז יש לנו את קרן היונים העל-קולית, שהיא המקור העיקרי לדחיפה כשהיא יוצאת מהמתח, אבל יש לנו גם את הפלזמה שפולטת מספיק אלקטרונים בכדי לנטרל את הקורה. לכן איננו זקוקים למכשיר חיצוני זה שהוא המנטרל. זה טוב מאוד מכיוון שהוא יכול לספק בטיחות ופשטות - אין חלקים נעים - כך שהוא הופך את ה- HDLT לאטרקטיבי למדי לנסיעות בחלל עמוק מאוד; חיים ארוכים. יתרון נוסף הוא שמכיוון שאנו משתמשים במושג שני שנקרא פלזמה הליקונית, זו דרך יעילה מאוד להעביר חשמל לחלקיקים הטעונים בפלזמה. זה אומר שאנחנו יכולים להשיג פלזמות צפופות באמת עם הרבה יונים ואנחנו יכולים להגדיל את הכוח. אז, כנראה שאנחנו יכולים לעלות עד 100 קילוואט. זה טרם נעשה כאן באב-טיפוס, מכיוון שאב-הטיפוס הראשון שלנו היה רק ​​קילוואט אחד. אבל ניסויים אחרים הציעו כי בעזרת סוג הפלזמה שלנו, אנו באמת יכולים להתגבר על הכוח, ולעשות זאת באמצעות מנוע יונים, בעיקרון העיקר הוא שכשאתה עולה על כמה קילוואט, צריך שיהיה לך אשכול של דוחפים.

אז הייתי אומר שמדובר בימים הראשונים של ה- HDLT, אבל היתרונות העיקריים הם עלייה בחיים, בפשטות, במדרגיות ובבטיחות. וזה גם די יעיל בדלק, וזה טוב מאוד.

פרייזר: מבחינת ביצועים, מנועי יונים יכולים להוציא את הדחף של משקל פיסת הנייר, אך הם יכולים לעשות זאת במשך שנים על גבי שנים ולבנות את הדחף. אתה אומר שאתה יכול להפעיל דחף נוסף?

ד"ר צ'רלס: כרגע, מנועי יונים הם בהחלט הטובים ביותר מבחינת הדחיפה, לקילוואט, כרגע. ואב-טיפוס ה- HDLT, שהוא רק מושג ומתחת לקילוואט, הוא לא תואם את הדחף. אם אתה לוקח את הדוגמא של מנוע יון, בדרך כלל יש לו 100 מיליוני ניוטון לקוט-וואט אחד. כרגע אנחנו מדברים פי 3-5 פחות, אבל אתה צריך לראות שלא היו לנו 20 שנות פיתוח. זה ימים ראשונים, ואנחנו בהחלט יכולים לשפר את הטכנולוגיה.

פרייזר: ואז כפי שאני מבין עכשיו, סוכנות החלל האירופית אספה את הטכנולוגיה ועושה בדיקות פנים-מהבית. ואיך זה הלך בשבילם?

ד"ר צ'רלס: אוקיי, היו להם כמה פרויקטים. הדבר הראשון הוא שהיה לנו מענק באוסטרליה מטעם סוכנות מימון, וזה היה בשנים 2004-2005. ועיצבנו וייצרנו את אב-הטיפוס הראשון של ה- HDLT, שהבאנו ל- ESA באפריל האחרון, ובדקנו במשך חודש. הייתה לנו מימון מוגבל כך שלא יכולנו לבדוק אותו יותר מחודש. וזה הראה שכל היבטי המותחן עבדו בצורה מושלמת. אבל בדקנו את כל הכוחות שיכולנו, והיה לנו לחצי גז שונים וכו '. לא היה לנו את האבחון הדרוש לנו כדי למדוד את הדחף, כך שלא ידענו מה היה הדחף בפועל. הדחף שיש לנו הוא מה שאנחנו יכולים למדוד מקרן היונים באוסטרליה - זה עדיין צריך להיעשות. וזה מבוסס על הרעיון החדש ביותר הזה של השכבה הכפולה, שעליה היינו צריכים לשכנע אנשים. ו- ESA חשבו שזה ממש מעניין, ולכן הם החליטו לערוך מחקר עצמאי כדי לאמת את אפקט השכבה הכפולה. זה התפיסה הבסיסית שמאחורי הדחף; מנגנון ההאצה. אז עכשיו אנחנו באמת צריכים לראות במה מדובר.

מהי שכבה כפולה? אתם יכולים רק לדמיין, זה כמו נהר ופתאום נופל מיטת הנהר כך שנוצר מפל. ואז יש לך את היונים האלו שנופלים במפל זה, ומתחזקים ואז מתחברים לרקטה במהירות פליטה גדולה. אז השכבה הכפולה היא ירידה פוטנציאלית בפלזמה. מה שמעניין מאוד הוא שב- HDLT, אין לנו אלקטרודות; הפלזמה פשוט מחליטה לעשות זאת, באמצעות שדה מגנטי מסוים, שהוא בקבוק או זרבובית מגנטית. וזה הכל. אז זה כמו להחזיק את המפל בלי להזרים את המים. אז זהו הרעיון הבסיסי.

אז ל- ESA היה מחקר עצמאי זה כדי לאמת את מושג השכבה הכפולה. האם ראית את ההודעה לעיתונות האחרונה?

פרייזר: כן, יש לי.

ד"ר צ'רלס: אז היה המחקר האחרון של אוסטרליה. יש לנו את האב-הטיפוס הראשון והדגמנו כמה היבטים; אם כי, הדחף עדיין לא נמדד בתא הדמיית חלל. ו- ESA אישרה גם את הרעיון שמאחורי המותחן, שהוא מושג שכבה כפול זה. אז זה המקום בו אנו נמצאים כרגע.

פרייזר: אז לאילו סוגים של משימות אתה חושב שמותח HDLT יהיה טוב יותר?

ד"ר צ'רלס: זה צריך להיות למשימות ממש ארוכות טווח בהן אתה נאלץ ללכת לאט, אבל הרבה זמן. ויש לזה גם היבט בטיחותי נחמד זה. יש לו פוטנציאל לשמש לטיסות חלל מאוישות. אז זה באמת למשימות חלל עמוק, או לנסוע למאדים… דברים כאלה.

פרייזר: אני מבין. אני מניח שאחד היתרונות העיקריים שלה כאן הוא שיש לו חלקים פחות נעים - חלקים שעלולים להתקלקל.

ד"ר צ'רלס: וזה יכול להיות מגודל בכוח, וזה גם חשוב. נאס"א ביצעה הדמיה לאיזה סוג כוח היית זקוק כדי לשלוח בני אדם למאדים, והיא נמצאת בטווח המגה וואט. אז תצטרך להיות לך הכוח. תצטרך להיות מסוגל גם להגדיל את הדחפים שלך. הם צריכים להיות מסוגלים לפעול תחת כוח גדול כדי לבצע את העבודה. מה שעשתה נאס"א זה להראות שאם אתה יכול להחזיק בזרם פלזמה תקין, או רקטת פלזמה, אתה יכול לקצץ את הזמן לנסוע למאדים כי אם אתה משתמש בטכנולוגיית פלזמה, אתה יכול להשתמש במסלולי גיאודזיה. אם אתה משתמש בהנעה כימית, יהיה לך יותר מסלול בליסטי. כך שתוכלו לקצץ בנסיעת הזמן למאדים למשל.

פרייזר: אז מהם הצעדים הבאים למחקר שלך?

ד"ר צ'רלס: ובכן, אנו עושים דברים שונים במקביל. אנו עדיין עובדים חזק מאוד על השכבה הכפולה עצמה מכיוון שמדובר בסוג נחמד מאוד של פיסיקה שיש בו כל מיני יישומים אחרים לאורורה, או האצת רוח סולרית וכו '. יש לנו גם תא סימולציה חלל חדש כאן האוניברסיטה הלאומית האוסטרלית. והרכבנו את האב-הטיפוס, שחזר מ- ESA, לתא ההדמיה לחלל. ואנחנו נתחיל לנסות למדוד את איזון הדחף ודרכים אחרות, כנראה מינואר 2006. ויכול להיות שקורות חדשות אחרות, אני לא יודע. נראה איך זה הולך. בהחלט נשתדל מאוד להתמודד עם הנושא הזה. זה מאוד מרתק מכיוון שאנשים רבים מעוניינים בתוצאה.

מידע על thruster HDLT מבית ANU