Afbeelding tegoed: NASA
NASA heeft een nieuwe krachtige ionenmotor getest die het toekomstige ruimtevaartuig aanzienlijk meer stuwkracht zou kunnen geven om het zonnestelsel te verkennen. Een motor als deze zal de JIMO-sonde waarschijnlijk van stroom voorzien, waardoor deze de baan rond verschillende van de manen van Jupiter in en uit kan gaan en ze tot in detail in kaart kan brengen.
NASA's Project Prometheus bereikte onlangs een belangrijke mijlpaal met de eerste succesvolle test van een motor die zou kunnen leiden tot revolutionaire voortstuwingsmogelijkheden voor ruimteverkenningsmissies door het hele zonnestelsel en daarbuiten.
De test omvatte een High Power Electric Propulsion (HiPEP) -ionenmotor. Het evenement was de eerste in een reeks prestatietests om nieuwe hoge snelheden en krachtige stuwkracht aan te tonen die nodig zijn voor gebruik in nucleaire elektrische voortstuwing (NEP) -toepassingen.
"De eerste test verliep buitengewoon goed", zegt Dr. John Foster, de hoofdonderzoeker van de HiPEP-ionenmotor bij NASA's Glenn Research Center (GRC), Cleveland. “De test betrof de grootste microgolf-ionen boegschroef ooit gebouwd. Het gebruik van microgolven voor ionisatie zou stuwraketten met een zeer lange levensduur in staat stellen het heelal te onderzoeken, ”zei hij.
De test werd uitgevoerd in een vacuümkamer bij GRC. De HiPEP-ionenmotor werkte met vermogens tot 12 kilowatt en over een gelijkwaardig bereik van uitlaatsnelheden van 60.000 tot 80.000 meter per seconde. De boegschroef is ontworpen om een levensduur van zeven tot tien jaar te bieden bij een hoge brandstofefficiëntie van meer dan 6000 seconden specifieke impuls; een maat voor hoeveel stuwkracht wordt gegenereerd per pond brandstof. Dit staat in contrast met de hoofdmotoren van de Space Shuttle, die een specifieke impuls van 460 seconden hebben.
De HiPEP-boegschroef werkt door xenongas te ioniseren met microgolven. Aan de achterkant van de motor bevindt zich een paar rechthoekige metalen roosters die worden opgeladen met 6000 volt elektrisch potentieel. De kracht van dit elektrische veld oefent een sterke elektrostatische aantrekkingskracht uit op de xenonionen, versnelt ze en produceert de stuwkracht die het ruimtevaartuig voortstuwt. De rechthoekige vorm, een afwijking van de eerder gebruikte cilindrische ionen stuwraketten, werd ontworpen om een verhoging van het motorvermogen en de prestaties mogelijk te maken door middel van het uitrekken van de motor. Het gebruik van microgolven zou een veel langere levensduur en capaciteit voor de productie van ionen moeten bieden in vergelijking met de huidige state-of-the-art technologieën.
Deze nieuwe klasse NEP-boegschroeven biedt aanzienlijke prestatievoordelen ten opzichte van de ionenmotor die in 1999 op Deep Space 1 werd gevlogen. Algemene verbeteringen omvatten een factor 10 of meer in vermogen; een factor twee tot drie in brandstofefficiëntie; een factor vier tot vijf in netspanning; een factor vijf tot acht in de levensduur van de boegschroef; en een verbetering van 30 procent in de algehele efficiëntie van de boegschroef. De ingenieurs van GRC zullen doorgaan met het testen en ontwikkelen van dit specifieke boegschroefmodel, met als hoogtepunt prestatietests op vol vermogen van 25 kilowatt.
"Deze test is een enorme sprong voorwaarts in het aantonen van het potentieel voor geavanceerde ionentechnologieën, die vlaggenschip-ruimteverkenningsmissies in het hele zonnestelsel en daarbuiten zouden kunnen voortstuwen", aldus Alan Newhouse, directeur van Project Prometheus. "We prijzen het werk van Glenn en de andere NASA-centra die dit ambitieuze programma ondersteunen."
HiPEP is een van de vele kandidaat-voortstuwingstechnologieën die door Project Prometheus worden bestudeerd voor mogelijk gebruik tijdens de eerste voorgestelde vluchtmissie, de Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO). Aangedreven door een kleine kernreactor, zouden elektrische stuwraketten het JIMO-ruimtevaartuig voortstuwen terwijl het van dichtbij observaties uitvoert van de drie ijskoude manen van Jupiter, Ganymedes, Callisto en Europa. De drie manen zouden water kunnen bevatten, en waar water is, bestaat de mogelijkheid van leven.
De ontwikkeling van de HiPEP-ionenmotor wordt uitgevoerd door een team van ingenieurs van GRC; Aerojet, Redmond, Wash .; Boeing Electron Dynamic Devices, Torrance, Californië .; Ohio Aerospace Institute, Cleveland; Universiteit van Michigan, Ann Arbor, Mich .; Colorado State University, Fort Collins, Colo .; en de Universiteit van Wisconsin, Madison, Wis.
Een foto van afdrukkwaliteit van de HiPEP-ionengine is te vinden op:
http://www.grc.nasa.gov/WWW/PAO/pressrel/2003/03-079addm.html
Ga voor informatie over NASA op internet naar:
http://www.nasa.gov
Ga voor meer informatie over NASA's Glenn Research Center naar:
http://www.grc.nasa.gov
Ga voor meer informatie over Project Prometheus op internet naar:
http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm
Informatie over JIMO is beschikbaar op internet op:
http://spacescience.nasa.gov/missions/JIMO.pdf
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
