Als het gaat om de volgende generatie ruimteverkenning, worden een aantal sleuteltechnologieën onderzocht. Naast ruimtevaartuigen en draagraketten die astronauten verder het zonnestelsel in kunnen sturen, onderzoeken NASA en andere ruimteagentschappen ook nieuwe voortstuwingsmiddelen. Vergeleken met conventionele raketten is het doel systemen te creëren die betrouwbare stuwkracht bieden en tegelijkertijd brandstofzuinigheid garanderen.
Daartoe heeft NASA samengewerkt met Aerojet Rocketdyne, een in Californië gevestigde fabrikant van raket- en raketaandrijving, om een Solar Electric Propulsion (SEP) Hall Effect-boegschroef te ontwikkelen. Bekend als het Advanced Electric Propulsion System (AEPS), heeft het bedrijf onlangs een succesvolle vroege systeemintegratietest op deze boegschroef voltooid, die missies in de verre ruimte en commerciële ruimte-inspanningen mogelijk zal maken.
De test vond plaats in het Glenn Research Center van NASA en was gericht op de ontladingseenheid (DSU) en de stroomverwerkingseenheid (PPU), die werden gecombineerd met een NASA-ontwikkelschroef en vervolgens werden getest in een thermische vacuümkamer. De test bewees dat het systeem energie efficiënt kon omzetten, waarbij zonne-energie in stuwkracht werd omgezet en minimale restwarmte werd geproduceerd.
Zoals Eileen Drake, de CEO en president van Aerojet Rocketdyne, zei in een recent persbericht van het bedrijf:
“Onze AEPS-toevoerunit presteerde uitzonderlijk, wat leidde tot aanzienlijke verbeteringen in de conversie-efficiëntie die belangrijk zijn voor toekomstige veeleisende missies. Deze resultaten zijn een bewijs van de focus en toewijding van het Aerojet Rocketdyne-team om de state-of-the-art te verbeteren op dit kritieke gebied in de ruimtetechnologie. "
Net als conventionele Hall Effect-stuwraketten, vertrouwt SEP op een elektrisch veld om een drijfgas te ioniseren en te versnellen (in de meeste gevallen een edelgas zoals xenon). In het geval van SEP wordt de benodigde elektriciteit opgewekt door fotovoltaïsche cellen (ook bekend als zonnepanelen). Een direct voordeel van dit soort systemen is dat het een stuwkracht kan bieden die vergelijkbaar is met die van een conventioneel chemisch voortstuwingssysteem, maar met een tiende van het drijfgas.
Gebruikmakend van een SEP-boegschroefsysteem van 10 kW en 425 kg (937 lbs) xenon-drijfgas, de Dageraad ruimtevaartuigen konden een maximumsnelheid van 41.260 km / h (mph) bereiken. Deze meest recente test omvatte een systeem van 13 kilowatt, en Aerodyne is van plan dat de komende jaren op te schalen. Zo is een SEP-boegsysteem van 50 kW gepland voor gebruik op NASA's voorgestelde Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) - voorheen bekend als de Deep Space Gateway.
Dit ruimtestation, dat in een baan om de maan zal worden gebouwd, zal toekomstige missies naar het maanoppervlak vergemakkelijken en zal tevens dienen als startpunt voor de eerste bemande missies naar Mars en dieper het zonnestelsel in. Zoals Drake aangaf:
“Door voorop te blijven lopen op het gebied van voortstuwingstechnologie, hebben we ons gepositioneerd voor een belangrijke rol, niet alleen bij het terugkeren naar de maan, maar ook bij elk toekomstig initiatief om mensen naar Mars te sturen. AEPS is de voorhoede voor de volgende generatie van verkenning van de diepe ruimte en we zijn verheugd om bij de mast te zijn. "
Nu deze laatste test is voltooid, gaat het team nu door naar de ontwerpafrondings- en verificatiefase, die zal worden gevolgd door de kritische ontwerpevaluatie (CDR) - waar het ontwerp van de boegschroef wordt afgerond en klaargemaakt voor productie. Als alles volgens plan verloopt, zal de 50 kW-versie van dit systeem dienen als het Power and Propulsion Element (PPE) op de Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G).
Naast de ontwikkeling van SEP-technologie van de volgende generatie voor NASA, is Aerodyne ook verantwoordelijk voor de voortstuwingssystemen die de Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) -missie aandrijven, de Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer (OSIRIS-REx) ) missie en de onlangs gelanceerde Parker Solar Probe.
Op commercieel gebied is Aerojet Rocketdyne ook verantwoordelijk voor de stuwraketten die de United Launch Alliance's (ULA) aandrijven Atlas V raket, de Centaur lanceervoertuig op de bovenste trap en de Crew Capsule Escape Solid Rocket Motor (CCE SRM) aan boord van Blue Origin's Nieuwe Shephard capsule. Het bedrijf ontwikkelt ook groene drijfgassen met verminderde toxiciteit als alternatief voor hydrazine-brandstof als onderdeel van NASA's Green Propellant Infusion Mission (GPIM).
En wanneer het tijd is voor NASA om astronauten terug te sturen naar de maan en haar "Journey to Mars" uit te voeren, zullen de motoren van Aerojet Rocketdyne een sleutelrol spelen. Deze omvatten de RS-25- en RL-10-motoren voor de kern en de bovenste trap van het Space Launch System (SLS), evenals de overboordmotor op het Orion-ruimtevaartuig - een belangrijk onderdeel van het Orion's Launch Abort System (LAS).
Naast herbruikbare raketten, ruimtevliegtuigen, eentraps-naar-baan-raketten en andere systemen, draait het bij Solar Electric Propulsion allemaal om het nieuw leven inblazen van de ruimte terwijl tegelijkertijd de kosten worden verlaagd. Met hun combinatie van betrouwbare stuwkracht en brandstofefficiëntie, maken SEP-systemen kleinere, lichtere en goedkopere missies mogelijk, waardoor nieuwe mogelijkheden voor verkenning van de ruimte ontstaan.
