Uzay araştırmalarının geleceği söz konusu olduğunda, bir dizi yeni teknoloji araştırılmaktadır. Bunların başında yakıt verimliliğini güçle dengeleyebilecek yeni tahrik biçimleri geliyor. Daha az yakıt kullanarak çok fazla itme gücü sağlayabilen motorlar düşük maliyetli olmakla kalmaz, aynı zamanda astronotları Mars ve ötesindeki noktalara daha kısa sürede feribotla gönderebilirler.
X3 Hall efektli itici gibi motorlar devreye giriyor. NASA’nın Glenn Araştırma Merkezi tarafından ABD Hava Kuvvetleri ve Michigan Üniversitesi ile birlikte geliştirilen bu itici, hava kuvvetleri tarafından kullanılan itici türlerinin ölçekli bir modelidir. şafak uzay aracı. Yakın tarihli bir test sırasında, bu itici, daha yüksek güç ve üstün itiş elde ederek Hall efektli bir itici için önceki rekoru kırdı.
Salon efektli iticiler, son yıllardaki aşırı verimliliklerinden dolayı görev planlamacıları tarafından iyilik kazanmıştır. Küçük miktarlarda itici gaz (genellikle ksenon gibi inert gazlar) elektrik alanlı yüklü plazmaya dönüştürerek çalışırlar ve daha sonra manyetik alan kullanılarak çok hızlı bir şekilde hızlandırılırlar. Kimyasal roketlerle karşılaştırıldığında, yakıtlarının küçük bir kısmını kullanarak en yüksek hızlara ulaşabilirler.
Bununla birlikte, şimdiye kadarki en büyük zorluk, yüksek düzeyde itme gücü elde edebilen bir Hall etkili itici inşa etmektir. Yakıt tasarruflu olsa da, geleneksel iyon motorları tipik olarak katı kimyasal itici gazlara dayanan roketler tarafından üretilen itmenin sadece bir kısmını üretir. Bu nedenle NASA, ortaklarıyla birlikte ölçekli model X3 pervanesini geliştiriyor.
İticinin gelişimi, uzay mühendisliği profesörü Alec Gallimore ve Michigan Üniversitesi Robert J. Vlasic Mühendislik Dekanı tarafından denetlendi. Kısa süre önce Michigan News basın açıklamasında belirttiği gibi:
“Mars görevleri sadece ufukta ve Hall iticilerinin uzayda iyi çalıştığını zaten biliyoruz. Bir yıl boyunca asgari enerjiye ve iticiliğe sahip ekipman taşımak veya hız için mürettebatı çok daha hızlı bir şekilde Mars'a taşımak için optimize edilebilirler. ”
Son testlerde, X3, bir Salon iticisi tarafından belirlenen önceki itme rekorunu kırdı ve 3,3 newtonluk eski rekorla karşılaştırıldığında 5,4 Newton kuvvet elde etti. X3 ayrıca çalışma akımını ikiye katladı (250 amper ve 112 amper) ve önceki kayıt tutucusundan (102 kilowatt ve 98 kilowatt) biraz daha yüksek bir güce sahipti. Bu, haberleri cesaretlendiriyordu, çünkü motorun daha hızlı hızlanma sunabileceği anlamına geliyor, bu da daha kısa seyahat süreleri anlamına geliyor.
Test, Scott Hall ve Hani Kamhawi tarafından Cleveland'daki NASA Glenn Araştırma Merkezinde gerçekleştirildi. Hall, U-M'de havacılık mühendisliği doktora öğrencisiyken, Kamhawi, X3'ün gelişimine yoğun bir şekilde katılan NASA Glenn araştırma bilimcisidir. Ayrıca Kamhawi, NASA Uzay Teknolojisi Araştırma Bursunun (NSTRF) bir parçası olarak Hall’ın NASA mentorudur.
Bu test, mevcut Hall etkisi tasarımlarını geliştirmeye çalışan beş yıldan fazla araştırmanın sonucuydu. Testi yapmak için ekip, şu anda ABD'de X3 pervanesini kaldırabilen tek oda olan NASA Glenn’in vakum odasına güveniyordu. Bunun nedeni, iticinin ürettiği çok fazla egzoz miktarından kaynaklanmaktadır, bu da iyonize ksenonun plazma tüyüne geri kaymasına ve böylece test sonuçlarının eğilmesine neden olabilir.
NASA Glenn’in kurulumu, egzozun temiz kalması için gerekli koşulları yaratacak kadar güçlü bir vakum pompasına sahip tek sistemdir. Hall ve Kamhawi, X3’ün 227 kg (500 pound) çerçevesini desteklemek ve mevcut kuvvete karşı koyacağından, ürettiği güce dayanmak için özel bir itme sehpası inşa etmek zorunda kaldı. Bir test penceresinin güvenliğini sağladıktan sonra, ekip dört hafta stand, pervaneyi hazırlamak ve gerekli tüm bağlantıları kurmak için harcadı.
Tüm bu süre boyunca NASA araştırmacıları, mühendisleri ve teknisyenleri destek sağlamaya hazırdı. Bölme içinde boşluk benzeri bir vakum elde etmek için 20 saatlik pompalamadan sonra Hall ve Kamhawi, motorun 12 saat boyunca düz bir şekilde ateşleneceği bir dizi test gerçekleştirdi. 25 gün boyunca, ekip X3'ü rekor kıran gücüne, mevcut ve itme seviyelerine getirdi.
İleriye baktığımızda ekip, yükseltilmiş bir vakum odası kullanarak Gallimore’un U-M laboratuvarında daha fazla test yapmayı planlıyor. Bu yükseltmeler, 2018 yılının Ocak ayına kadar tamamlanacak takvimler olacak ve ekibin gelecekteki testleri şirket içinde yapmasını sağlayacak. Bu yükseltme, Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi tarafından katkıda bulunan ve Jet Propulsion Laboratory ve U-M tarafından sağlanan ek destek ile 1 milyon dolarlık bir hibe sayesinde mümkün oldu.
X3’ün güç kaynakları aynı zamanda NASA'nın tahrik sistemi hibesinde de lider olan Sacramento tabanlı roket ve füze tahrik üreticisi Aerojet Rocketdyne tarafından geliştiriliyor. 2018 ilkbaharında, motorun bu güç sistemlerine entegre edilmesi bekleniyor; bu noktada, Glenn Araştırma Merkezi'nde bir kez daha yapılacak olan 100 saatlik bir dizi test.
X3, NASA'nın gelecekteki mürettebat görevlerini araştırmak için araştırdığı üç prototipten biri, bunların hepsi seyahat sürelerini kısaltmak ve gerekli yakıt miktarını azaltmak. Bu tür görevleri daha uygun maliyetli hale getirmenin ötesinde, azaltılmış geçiş süreleri, astronotların Dünya ve Mars arasında seyahat ederken maruz kalacağı radyasyon miktarını da azaltmayı amaçlıyor.
Proje, NASA’nın sadece itme sistemlerini değil, aynı zamanda habitat sistemlerini ve uzayda üretimi de destekleyen Next Space Exploration Partnership (Next-STEP) aracılığıyla finanse edilmektedir.
