Ein schlichtes Design ändern könnte ein Thruster um uns auf dem Mars

Ein Hall-Thruster ist vieler Satelliten bewegen Erde jetzt ausgeschaltet. Es braucht 100 Millionen (ja, Sie lesen dieses Recht, 100 Millionen) Mal weniger Kraftstoff als chemische Triebwerke. Aber es war nie aus der Ferne robust genug, um etwas zum Mars zu bekommen – bis jetzt.

Der Weg zum konventionellen Hall Triebwerke

Typische chemische Triebwerke sind ziemlich einfach. Kraftstoff verbrennt, Gase schießen eine Möglichkeit und eine Rakete schießt anders.

Ionen-Triebwerke sind ein wenig anders. Sie enthalten geladenen Elektroden, einer Anode und einer Kathode, und positiv geladene Ionen von der Anode zur Kathode zu schießen lassen. Dank der Dynamik werden die Ionen "die Kathode Überschwingen". Unter normalen Umständen würden sie wieder abgesaugt werden, aber sobald sie die Kathode gelöscht haben, sind sie von Elektronen, sie neutralisieren und so dass sie auf ihrem Weg ohne Einmischung von der geladenen Kathode gehen getroffen. So schießen die neutralisierte Atome eine Möglichkeit, und die Rakete schießt ein anderes.

Dies war ein gutes System, aber es benötigt eine physische Anode und Kathode. Halle-Triebwerke sind ein wenig anders. Sie funktionieren so wie regelmäßige Ionen-Triebwerke, aber statt einer physischen Kathode, sie haben eine virtuelle Kathode.

Elektronen können im Raum mit einem Magnetfeld gefangen werden. Setzen Sie das Magnetfeld vor der Anode und halten Sie die Elektronen entfernt. Genug bekommen von diesen zusammen, und machen sie eine virtuelle Elektrode. Da die Ionen so viel schwerer als Elektronen sind, sie sind nicht betroffen durch das magnetische Feld, so dass die Ionen in Richtung der Elektronen zu schießen, wie sie eine regelmäßige Kathode, und dann passieren, wo sie neutralisiert sind. Dies ist ein Hall-Thruster, ein Rohr mit einer physischen Anode an einem Ende, eine Wolke aus Elektronen, die als eine Kathode am anderen Ende und eine Reihe von Ionen durch Zoomen.

Das neue Design

Halle-Triebwerke sind großartige Technologie, aber sie sind nicht gut genug für lange Weltraum-Missionen. Das Problem ist nicht die Anode, Kathode, oder Ionen, aber die Container, die sie in. Das Rohr selbst gibt Elektronen ab. Außerdem wird durch Ionen getroffen und degradiert. Alles in allem können Menschen etwa 10.000 Betriebsstunden aus einer Halle Thruster erhalten, die nicht annähernd genug für Deep Space Exploration oder Position heraus zum Mars.

So beschlossen die Wissenschaftler bei der französischen nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung um das Rohr zu entfernen. Der erste Entwurf (oben links) war ein Misserfolg. Die rote Anode sollte an der Wand emittierende Xenon aufgereiht. Stattdessen ist es im Magnetfeld, so dass Elektronen drauf, glom Leistung beeinträchtigt.

Das neue Design (oben rechts) macht das Kleingeld, wodurch die Anode des Feldes klar zu halten. Dieses scheint zu funktionieren. Das Team hat angekündigt, dass, obwohl sie Änderungen zu machen wollen, die Leistung des Thruster "befriedigend." Und es könnte "ebnen den Weg für die Entwicklung einer Hochleistungs-Wand-weniger Hall Thruster." Die Thruster könnte deutlich reduzieren die Menge an Kraftstoff und damit Gewicht, ein Raumschiff, die umgehen muss. Und das macht eine Mission zum Mars mit einem geschoben Design mehr möglich.

[Quelle: Optimierung der Wand weniger Hall Thruster]

Bild oben: NASA/JPL-Caltech. Zweites Bild: Julien Vaudolon