stringtranslate.com

ДАЛЕЕ (ионный двигатель)

Изображение работы эволюционного ксенонового двигателя NASA (NEXT) в вакуумной камере

Проект NASA Evolutionary Xenon Thruster ( NEXT ) в Исследовательском центре Гленна представляет собой сеточный электростатический ионный двигатель, который примерно в три раза мощнее NSTAR, используемого на космических аппаратах Dawn и Deep Space 1. [1] [2] Он использовался в DART , запущенном в 2021 году.

Исследовательский центр Гленна изготовил ионизационную камеру для испытательного двигателя, а компания Aerojet Rocketdyne спроектировала и построила узел ускорения ионов. [3] [4]

Цель и задачи

NEXT обеспечивает большую доставляемую полезную нагрузку, меньшие размеры ракеты-носителя и другие усовершенствования миссии по сравнению с химическими и другими электрическими технологиями движения для миссий Discovery , New Frontiers , Mars Exploration и Flagship по исследованию внешних планет. [2]

Дизайн и производительность

Двигатель NEXT — это тип солнечной электрической силовой установки , в которой системы подруливающих устройств используют электроэнергию, вырабатываемую солнечной панелью космического корабля, для разгона ксенонового топлива до скоростей до 90 000 миль в час (145 000 км/ч или 40 км/с). [3] NEXT может потреблять 6,9  кВт мощности для создания  тяги 237 мН с удельным импульсом 4170 секунд (по сравнению с 3120 у NSTAR ), [2] и работает уже более пяти лет. [5] Его можно снизить до мощности 0,5 кВт, когда его удельный импульс составляет 1320 секунд. [2]

Долголетие и полный импульс

Двигатель NEXT продемонстрировал в ходе наземных испытаний суммарный импульс 17 МН·с, что по состоянию на 2010 год было самым высоким суммарным импульсом, когда-либо продемонстрированным ионным двигателем. [2] Площадь вывода пучка в 1,6 раза больше, чем у NSTAR, позволяет использовать более высокую входную мощность двигателя при сохранении низких напряжений и плотностей ионного тока, тем самым обеспечивая долговечность двигателя. [2]

В ноябре 2010 года было объявлено, что прототип завершил 48 000 часов (5,5 лет) испытаний в декабре 2009 года. [3] [5] [6] Характеристики производительности двигателя, измеренные во всем диапазоне дроссельной заслонки двигателя, были в пределах прогнозов, а двигатель не показал никаких признаков ухудшения и был готов к возможностям миссии. [2]

Развитие и статус

NEXT завершила обзор требований к системе в июле 2015 года и предварительный обзор проекта в феврале 2016 года. Первые два летных блока будут доступны в начале 2019 года. [7] После 2019 года это будет коммерческий продукт для покупки клиентами NASA и не-NASA. [7] Aerojet Rocketdyne и их основной субподрядчик ZIN Technologies сохраняют права на производство системы, известной как NEXT-C, для будущей коммерциализации. [7]

В 2018 году концепция миссии CAESAR к комете 67P/Чурюмова–Герасименко была финалистом миссии № 4 программы New Frontiers , и в случае ее отбора она должна была приводиться в движение ионным двигателем NEXT. [8] Однако 27 июня 2019 года вместо нее был выбран другой финалист — миссия Dragonfly . [9]

NEXT-C был выбран [ когда? ] для миссии DART.

Использование в космосе

Запущенный в ноябре 2021 года впервые в космосе космический аппарат Double Asteroid Redirection Test (DART) использовал ионный двигатель NEXT-C [10] [11] [12], работающий от 22 м2 солнечных батарей, генерирующих ~3,5 кВт. [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Джордж Р. Шмидт; Майкл Дж. Паттерсон; Скотт В. Бенсон. «Эволюционный ксеноновый двигатель NASA (NEXT): следующий шаг для американского дальнего космоса» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2010-05-18.
  2. ^ abcdefg Герман, Дэниел А. (3–7 мая 2010 г.), «Проект NASA's Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) Qualification Propellant Throughput Milestone: Performance, Erosion, and Thruster Service Life Prediction After 450 kg» (PDF) , 57th Joint Army-Navy-NASA-Air Force (JANNAF) Propulsion Meeting , Колорадо-Спрингс, Колорадо, США: NASA - Glenn Research Center , дата обращения 08.03.2014
  3. ^ abc Дуэйн Браун; Кэтрин К. Мартин; Гленн Махоун. "NASA Thruster Achieves World-Record 5+ Years of Operation" . Получено 24.06.2013 .
  4. ^ Двигатель NASA Thruster достиг мирового рекорда в 5+ лет эксплуатации. NASA. 24 июня 2013 г.
  5. ^ Дэвид Зонди. "Ионный двигатель NEXT от NASA работает без остановок пять с половиной лет, чтобы установить новый рекорд" . Получено 26 июня 2013 г.
  6. ^ Нэнси Смит Килкенни, SGT, Inc. "NEXT обеспечивает длительное движение и высокие скорости для миссий в дальний космос" . Получено 29 сентября 2013 г.{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ abc Dolloff, M.; Jackson, J. (март 2016 г.). Текущее состояние NASA Evolutionary Xenon Thruster - Commercial (NEXT-C) (PDF) . 47-я конференция по науке о Луне и планетах.
  8. ^ "Обзор проекта CAESAR" (PDF) . Lunar and Planetary Institute . 17 января 2018 г. . Получено 19 января 2018 г. .
  9. ^ Браун, Дэвид (27 июня 2019 г.). «NASA объявляет о новой миссии беспилотника Dragonfly по исследованию Титана». The New York Times . Получено 27 июня 2019 г.
  10. ^ Планетарная защита: Испытание по перенаправлению двойного астероида (DART), миссия NASA 2017 г. Общественное достояниеВ этой статье использован текст из этого источника, который находится в открытом доступе .
  11. ^ Канципер, Брайан (2017). «Торговля электрическими двигателями для миссии «Испытание двойного астероида» (DART)». 2017 IEEE Aerospace Conference . С. 1–7. doi : 10.1109/AERO.2017.7943736. ISBN 978-1-5090-1613-6. S2CID  43072949.
  12. ^ Херридж, Линда (24 ноября 2021 г.). «NASA, SpaceX запускают DART: первую испытательную миссию планетарной обороны». nasa.gov . NASA . Получено 26 ноября 2021 г. .
  13. ^ Адамс, Елена; Ошонесси, Дэниел; Рейнхарт, Мэтью; Джон, Джереми; Конгдон, Элизабет; Галлахер, Дэниел; Абель, Элизабет; Атчисон, Джастин; Флетчер, Захари; Чен, Мишель; Хейстанд, Кристофер; Хуан, Филипп; Смит, Эван; Сибол, Дин; Беккер, Дмитрий; Каррелли, Дэвид (2019). «Тест на перенаправление двойного астероида: Земля наносит ответный удар». Аэрокосмическая конференция IEEE 2019 г. стр. 1–11. doi :10.1109/AERO.2019.8742007. ISBN 978-1-5386-6854-2. S2CID  195222414.