Ako ćete letjeti u svemir, trebat će vam nekakav pogonski sustav. Nova tehnologija potiskivanja nazvana Helicon dvoslojni potisnik mogla bi biti još učinkovitija svojim gorivom. Izumitelj je dr. Christine Charles sa australskog nacionalnog sveučilišta u Canberri.
Poslušajte intervju: Prototip plazma potisnika (5,5 MB)
Ili se pretplatite na Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser: Možete li mi dati pozadinu tehnologije poticanja koju ste izmislili?
Dr. Christine Charles: U redu, ovaj potisnik zove se HDLT, što znači Helicon dvoslojni potisnik, a novi je oblik plazme potiskivača u dubokom svemirskom putovanju. A pozadina je naša stručnost u plazma tehnologijama, svemirskoj plazmi, obradi plazme za obradu površina i raznim drugim primjenama.
Fraser: Dakle, omiljeni motor svemirskog istraživanja postavljenog ovih dana je ionski motor, koji je pokazao prilično dobre performanse kao motor koji koristi gorivo. Na koji se način motor na kojem radi nalazi s ionskim motorom? Možete li ljudima dati neki kontekst?
Dr. Charles: Da, postoje neki zajednički aspekti i neki vrlo različiti aspekti. Dakle, prvo je ionski motor uspješno razvijen u posljednjih nekoliko godina - ne znam - oko 50 godina. Sada je prilično dobro razvijena. Ali HD potisnik ima neke zanimljive prednosti. Prvo, ne koriste nikakve elektrode. Dakle, u ionskom motoru imate niz rešetki za ubrzavanje iona. Dakle, naš potisnik nema elektrode, imamo novu vrstu mehanizma za ubrzanje koji nazivamo dvoslojni. Zbog toga ga zovemo HDLT: Helicon dvoslojni potisnik. Nema elektrode, što znači da ima dug vijek trajanja, jer nemate eroziju elektroda. I drugi, zaista važan aspekt je ako pogledate uređaje poput ionskih motora, oni emitiraju ione. Stoga vam je potreban vanjski izvor elektrona da biste ove ione neutralizirali, a to se obično radi tako što imate drugi uređaj sa strane potisnika koji se naziva šuplji uređaj s katodom. Zapravo imate dva uređaja na ionskom motoru. A često se plaše da ovi šuplji uređaji s katodom ne mogu pokrenuti pa su na njih dva stavili dulji vijek trajanja. Ali u HDLT-u mi zapravo emitiramo plazmu koja u sebi sadrži nadzvučni ionski snop. Dakle, imamo nadzvučni ionski snop koji je glavni izvor potiska dok izlazi iz potisnika, ali imamo i plazmu koja emitira dovoljno elektrona da neutralizira snop. Pa nam ne treba ovaj vanjski uređaj koji je neutralizator. To je vrlo dobro jer može pružiti sigurnost i jednostavnost - nema pokretnih dijelova - pa HDLT čini vrlo atraktivnim za vrlo duboka putovanja u svemir; dug životni vijek. A druga prednost je ta što koristimo drugi koncept koji se zove helikonska plazma, to je vrlo učinkovit način prijenosa električne energije u nabijene čestice u plazmi. To znači da možemo dobiti zaista guste plazme s puno iona i možemo povećati snagu. Dakle, vjerojatno možemo ići i do 100 kilovata. Ovo još nije učinjeno ovdje u prototipu, jer je naš prvi prototip bio samo 1 kilovat. No, drugi eksperimenti sugeriraju da s našom vrstom plazme stvarno možemo povećati snagu i da biste to učinili ionskim motorom, u osnovi glavna stvar je da kad prijeđete nekoliko kilograma, morate imati nakupinu potisnika.
Pa bih rekao da su HDLT-i zaista rani dani, ali glavne su prednosti povećani vijek trajanja, jednostavnost, skalabilnost i sigurnost. A uz to je i prilično ekonomično, što je vrlo dobro.
Fraser: U pogledu performansi, ionski motori mogu ugroziti težinu papira, ali mogu to činiti godinama i godinama te stvarati potisak. Kažete da biste mogli više potisnuti?
Dr. Charles: Trenutno su ionski motori definitivno najbolji po potisku, za kilovat. A prototip HDLT, koji je samo koncept i ispod 1 kilovata, ne odgovara potisku. Ako uzmete primjer ionskog motora, obično ima 100 militon-iona njutana za jedan kilovat. Trenutno razgovaramo vjerovatno 3-5 puta manje, ali morate vidjeti da nismo imali razvoj od 20 godina. Već su rani dani i sigurno možemo poboljšati tehnologiju.
Fraser: I onda, koliko sada razumijem, Europska svemirska agencija je uzela tehnologiju i napravila interna ispitivanja. I kako im je to pošlo za rukom?
Dr. Charles: U redu, imali su nekoliko projekata. Prvo je da smo u Australiji imali grant od financijske agencije, a to je bilo tijekom 2004.-2005. I dizajnirali smo i proizveli prvi HDLT prototip koji smo ESA-u donijeli prošlog travnja i koji smo testirali mjesec dana. Imali smo ograničeno financiranje pa ga nismo mogli testirati više od mjesec dana. A to je pokazalo da su svi aspekti potisnika funkcionirali savršeno. Ali testirali smo sve snage koje smo mogli, imali smo različite pritiske plina, itd. Nismo imali dijagnostiku koja nam je bila potrebna za mjerenje potiska, tako da nismo znali što je zapravo potisak. Potisak koji imamo je ono što možemo izmjeriti iz ionske zrake u Australiji - to još treba učiniti. A temelji se na ovom vrlo novom konceptu dvostrukog sloja u koji smo morali uvjeriti ljude. I ESA je smatrao da je to stvarno zanimljivo, pa su odlučili napraviti neovisno istraživanje kojim će potvrditi učinak dvoslojnog sloja. To je osnovni koncept iza pokretača; mehanizam ubrzanja. Tako da sada stvarno moramo vidjeti o čemu se radi.
Što je dvostruki sloj? Možete samo zamisliti, to je poput rijeke i odjednom se korito rijeke spusti, tako da se stvorio vodopad. Zatim imate ove ione koji padaju niz taj vodopad, i ubrzajte, a zatim se spojite na raketu velikom brzinom ispuha. Dakle, dvostruki sloj je potencijalni pad plazme. Ono što je vrlo zanimljivo je da u HDLT-u nemamo elektrode; plazma se upravo odluči na to pomoću određenog magnetskog polja, a to je magnetska boca ili mlaznica. I to je sve. To je poput slapa bez crpljenja vode kroz njega. Dakle, ovo je osnovni koncept.
Stoga je ESA imao ovu neovisnu studiju koja je potvrdila koncept dvostrukog sloja. Jeste li vidjeli najnovije saopćenje za javnost?
Fraser: Da, jesam.
Dr. Charles: Dakle, tu je bila i posljednja studija Australije. Imamo prvi prototip i pokazali smo neke aspekte; iako potisak još nije mjereno u komori za simulaciju prostora. I ESA je također potvrdio koncept iza potisnika, koji je ovaj dvoslojni koncept. To je ono gdje smo trenutno.
Fraser: Dakle, za koje misije mislite da bi HDLT potisnik bio bolji?
Dr. Charles: Mora to biti za stvarno dugoročne misije u kojima ćete biti prisiljeni ići polako, ali na dulje vrijeme. A također ima i ovaj lijep sigurnosni aspekt. Ima potencijal korištenja za svemirski let zrakoplovom. To je zaista za misije u dubokim svemirima, ili za odlazak na Mars ... takve stvari.
Fraser: Shvaćam. Valjda je jedna od njegovih glavnih prednosti to što ima manje pokretnih dijelova - dijelova koji bi se mogli raspasti.
Dr. Charles: I to se može povećati na vlasti, što je također važno. NASA je napravila simulaciju vrste energije koja će vam trebati da pošaljete ljude na Mars, a ona je u rasponu megavata. Dakle, morat ćete imati moć. Trebat ćete biti u mogućnosti i povećati svoje potisnike. Moraju biti u mogućnosti da rade pod velikim snagama da bi obavljali posao. NASA je učinila da pokazuje da ako biste mogli imati pravi plazma potisnik ili plazma raketu, mogli biste skratiti vrijeme odlaska na Mars, jer ako koristite plazma tehnologiju, možete koristiti geodetske putanje. Ako koristite hemijski pogon, imat ćete više poput balističke putanje. Tako možete, primjerice, smanjiti vrijeme putovanja na Mars.
Fraser: Koji su sljedeći koraci vašeg istraživanja?
Dr. Charles: Pa, radimo različite stvari paralelno. Još uvijek jako radimo na samom dvostrukom sloju jer je ovo vrlo lijepa vrsta fizike koja ima sve vrste drugih primjena na aurori ili ubrzanje solarnog vjetra itd. Također imamo novu komoru za simulaciju svemira ovdje na Australijsko nacionalno sveučilište. I ugradili smo prototip, koji se vraća iz ESA-e, u onu komoru za simulaciju svemira. I počet ćemo pokušati izmjeriti ravnotežu potiska i na druge načine, vjerojatno od siječnja 2006. I možda će se događati druge vijesti, ne znam. Vidjet ćemo kako to ide. Svakako ćemo uložiti puno truda u ovu temu. To je vrlo fascinantno jer su mnogi ljudi zainteresirani za ishod.
Podaci o HDLT potisniku s ANU-a
