Kredit gambar: NASA / JPL
Reka bentuk enjin ion baru, yang dipertimbangkan untuk misi Jupiter Icy Moons Orbiter NASA, telah berjaya diuji. Ini adalah ujian prestasi pertama dari Sistem Ion Nuklear Elektrik, yang akan menggunakan reaktor nuklear untuk menjana elektrik untuk enjin ion kapal angkasa - enjin ion sebelumnya, seperti di Deep Space 1 dan SMART-1 berkuasa solar. Enjin baru dikendalikan dengan 10 kali daya tarikan Deep Space 1, dan seharusnya dapat berjalan selama 10 tahun; masa yang cukup untuk melawat setiap bulan Musytari yang berpotensi untuk hidup.
Reka bentuk enjin pendorong ion baru, salah satu daripada beberapa teknologi pendorong calon yang dikaji oleh Project Prometheus NASA untuk kemungkinan penggunaan pada misi Jupiter Icy Moons Orbiter, telah berjaya diuji oleh sepasukan jurutera di Makmal Jet Propulsion NASA, Pasadena, Calif.
Acara ini menandakan ujian prestasi pertama enjin ion Sistem Ion Elektrik Nuklear (Nexis) pada keadaan operasi kecekapan tinggi, kuasa tinggi, dan daya tujah tinggi yang diperlukan untuk digunakan dalam aplikasi pendorong elektrik nuklear. Untuk ujian ini, mesin Nexis dikuasakan menggunakan kuasa elektrik utiliti komersial. Enjin ion yang digunakan pada kapal angkasa Jupiter Icy Moons Orbiter yang diusulkan akan menarik kekuatannya dari reaktor nuklear ruang kapal. Enjin ion, atau alat pendorong elektrik, akan mendorong pengorbit di sekitar setiap dunia berais yang mengorbit Jupiter - Ganymede, Callisto dan Europa - untuk melakukan eksplorasi jarak jauh, sejarah, dan potensi mereka untuk menampung kehidupan.
"Pada hari pertama pengujian prestasi, tujahan Nexis menunjukkan salah satu kecekapan tertinggi dari setiap ion ion xenon yang pernah diuji," kata Dr James Polk, penyiasat utama mesin ion yang sedang dikembangkan di JPL.
Ujian dilakukan pada 12 Disember, di ruang vakum yang sama di JPL di mana pada awal tahun ini, alat pendorong ion ganti penerbangan Deep Space 1 menetapkan rekod daya tahan sepanjang masa selama 30.352 jam (hampir 3.5 tahun) operasi berterusan. Enjin Nexis beroperasi pada tahap kuasa lebih dari 20 kilowatt, hampir 10 kali ganda dari pendorong Deep Space 1, yang memungkinkan daya tujah yang lebih besar dan akhirnya kecepatan kapal angkasa yang lebih tinggi untuk jisim kapal angkasa tertentu. Ia dirancang untuk memproses dua metrik tan propelan, 10 kali kemampuan enjin Deep Space 1, dan beroperasi selama 10 tahun, dua hingga tiga kali ganda jangka hayat Deep Space 1.
Anggota pasukan yang mengerjakan enjin Nexis juga membantu mengembangkan enjin ion pertama yang pernah diterbangkan dalam misi Deep Space 1 NASA yang sangat berjaya, yang mengesahkan 12 teknologi canggih berisiko tinggi, di antaranya penggunaan enjin ion pertama di angkasa.
"Thruster Nexis adalah keturunan yang lebih tinggi dan berprestasi tinggi dari thruster Deep Space 1 yang mencapai kehidupannya yang luar biasa dengan menggantikan logam, yang sebelumnya digunakan dalam komponen utama, dengan bahan berasaskan karbon yang maju," kata Tom Randolph, pengurus program Nexis di JPL . "Prestasi revolusi thruster itu dihasilkan dari proses reka bentuk yang luas termasuk simulasi menggunakan model komputer terperinci yang dikembangkan dan disahkan dengan ujian hidup Deep Space 1, dan data ujian komponen lain."
Tidak seperti pembakaran pendek, daya tarikan tinggi kebanyakan enjin roket kimia yang menggunakan bahan api pepejal atau cecair, enjin ion hanya memancarkan cahaya biru samar dari atom xenon yang dicas elektrik - gas yang sama yang terdapat dalam tiub denyar foto dan di banyak lampu api. Dorongan dari enjin selembut kekuatan yang dikeluarkan oleh selembar kertas yang dipegang di telapak tangan anda. Walaupun dalam jangka masa yang panjang, enjin dapat menghasilkan daya dorong 20 kali ganda per kilogram bahan bakar daripada roket tradisional.
Kunci teknologi ion adalah halaju ekzosnya yang tinggi. Enjin ion dapat berjalan pada beberapa ratus gram propelan setiap hari, menjadikannya ringan. Lebih sedikit berat badan bermaksud kos yang lebih rendah untuk dilancarkan, namun kapal angkasa yang didorong oleh ion dapat bergerak jauh lebih cepat dan lebih jauh daripada kapal angkasa lain.
"Ujian ini, dalam kombinasi dengan pengujian enjin ion tenaga elektrik berkuasa tinggi baru-baru ini di Pusat Penyelidikan Glenn NASA, adalah contoh lain dari kemajuan yang kita buat dalam mengembangkan teknologi yang diperlukan untuk menyokong misi penerokaan ruang angkasa utama di seluruh sistem suria dan seterusnya , "Kata Alan Newhouse, pengarah, Project Prometheus. "Kami telah mencabar pasukan kami dengan tujuan prestasi yang sukar dan mereka menunjukkan kemampuan mereka untuk kreatif dalam mengatasi cabaran teknikal."
Project Prometheus NASA membuat pelaburan strategik dalam teknologi pembelahan nuklear ruang angkasa dan teknologi pendorong elektrik yang akan membolehkan kelas misi baru ke Sistem Suria luar, dengan kemampuan yang jauh melebihi yang mungkin dengan sistem tenaga dan pendorong semasa. Misi pertama yang sedang dikaji, Jupiter Icy Moon Orbiter akan dilancarkan pada dekad yang akan datang dan memberikan NASA peningkatan keupayaan saintifik dan telekomunikasi dan pilihan reka bentuk misi. Daripada menjana hanya beratus-ratus watt elektrik seperti misi Cassini atau Galileo, yang menggunakan penjana termoelektrik radioisotop, Jupiter Icy Moons Orbiter dapat memiliki kuasa hingga puluhan ribu watt, meningkatkan potensi pulangan sains berkali-kali.
Pembangunan enjin ion Nexis sedang dilakukan oleh sepasukan jurutera dari JPL; Aerojet, Redmond, Wash .; Peranti Dinamik Boeing Electron, Torrance, Calif .; Pusat Penerbangan Angkasa Marshall NASA, Huntsville, Ala .; Universiti Negeri Colorado, Fort Collins, Colo .; Institut Teknologi Georgia, Atlanta, Ga .; dan Aerospace Corporation, Los Angeles, Calif.
Untuk maklumat lebih lanjut mengenai Project Prometheus di Internet, lawati: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
Maklumat mengenai misi Jupiter Icy Moons Orbiter boleh didapati di: NASA Jimo MIssion.
Sumber Asal: Siaran Berita NASA / JPL
