Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) mühendisleri yeni bir gelişmiş itiş gücü kategorisini test ediyor “elektrosprey” modern teknolojinin faydalarını birleştiren iticiler kimyasal Ve elektrikli iticiler araba sürmek için kullanılır uydular ve diğerleri uzay aracı tek bir hibrit sisteme dönüştürüyoruz.
Romanın arkasındaki ekip tahrik teknolojisi elektrosprey iticilerinin görev planlayıcılarının tasarım yapmasına izin verebileceğini söyledi daha küçük, daha çevik uydular ve görev gereksinimlerine bağlı olarak daha hızlı, daha güçlü manevralar veya daha yavaş, daha hassas ayarlamalar gerçekleştirebilen uzay aracı.
Elektrosprey Kimyasal ve Elektrikli Tahrikin En İyisini Birleştiriyor
Uzaya roket fırlatmak hâlâ kimyasal iticilere ihtiyaç duyuluyor, ancak uzay aracı ve uydular yörüngeye ulaştığında mühendisler geliştirmeye devam ediyor yeni tahrik yöntemleri kimyasal tahrik teknolojilerinden daha verimlidir. Uzay aracı fırlatmalarının katı ağırlık gereklilikleri göz önüne alındığında, kimyasal yakıtlara alternatif bulmak, daha geniş bir görev profili yelpazesinin önünü açtı.
Kimyasal iticilere en yaygın alternatifler arasında elektrik enerjisini az miktarda itici gazla birleştirmek küçük ama sürdürülebilir bir itiş gücü üretmek. Rağmen elektrikli pervane tasarımları Daha az yakıt gerektirirler, fırlatma ağırlığından önemli ölçüde tasarruf ederler, aynı zamanda kimyasal iticilerin hem gücünden hem de hızlı, hızlı patlama performansından yoksundurlar.
MIT’nin Havacılık ve Uzay Bilimleri Bölümü’nde (AeroAstro) eski bir doktora sonrası araştırmacı olan çalışma yazarı Amelia Bruno’ya göre, kimyasal ve elektriksel tahriki tek bir sistemde birleştirmek “her iki dünyanın da en iyisi.”
Bruno, “Bu, küçük uyduların daha küçük ve daha ucuz bir platformda daha fazla bilim, daha fazla gözlem ve daha ilginç görevler yapmasının kapısını açıyor.” açıkladı ile MİT Haberleri.
Çalışmanın ortak yazarı, MIT’de Miguel Alemán Velasco Havacılık ve Uzay Bilimleri Profesörü Paulo Lozano da aynı fikirde ve her iki teknolojiyi birleştirmenin Mars’a “elektrosprey iticileri kullanarak yolculuğu yavaş yavaş yapabilecekleri” bir CubeSat misyonunu mümkün kılabileceğini belirtti.
Profesör, “Daha sonra ilginç özelliklere bakmak için hızlı bir şekilde hareket etmek için kimyasal iticilerinizi kullanabilirsiniz” diye ekledi. “Çok daha fazla şey yapmak için çok daha fazla esnekliğe sahip olabilirsiniz.”
İtici’nin İyonik Sıvı Yakıtı Hibrit Tasarıma Olanak Sağlayan ASCENT Roket Yakıtı
Yeni elektrosprey iticisinin tasarımını detaylandıran açıklamaya göre, MIT ekibinin geliştirdiği iticiler başparmak başparmağı büyüklüğünde. Her bir itici de doğrudan küçük bir yakıt deposunun üzerine yerleştirilir. MT elektrosprey iticileri için yakıt, bir çözelti içinde çözünmüş halde kalan tuzlardan oluşan bir sıvı olan iyonik bir sıvı itici gazdır.
Bruno, “İyonik sıvılar çok kararlıdır ve pek çok malzemenin yapamayacağı şekilde uzayda sıvı bile kalabilirler” diye açıkladı. “Ve bu aslında bir iyon denizi, bu yüzden teknolojimizi buna dayandırıyoruz, böylece bu iyonları bir elektrosprey içerisine çekebiliyoruz.”
Bir uzay aracının bataryası yakıt deposuna elektrik yükü gönderdiğinde, yakıtın içindeki iyonlar da yüklenir. İtici tasarımı, yüklü parçacıkları rezervuardan itici uçlarına yönlendirerek onları uzaya fırlatır.
Ekip, elektrosprey itici iticilerinde çeşitli iyonik itici gaz türlerini test etmiş olsa da Bruno ve Lozano, Advanced SpaceCraft Energetic Toksik Olmayan itici gaz veya ASCENT olarak adlandırdıkları tamamen yeni bir iyonik sıvı itici gazın sentezlenmesi için ABD Hava Kuvvetleri ile işbirliği yaptı.
Başlangıçta, onlarca yıldır roket endüstrisinin temelini oluşturan son derece tehlikeli hidrazin roket yakıtına “yeşil” bir alternatif olarak tasarlanan Bruno, ASCENT’in “iyonik bir sıvı karışımı olduğunu” belirtiyor.
Araştırmacı, “Ve dedik ki, bunlar genellikle kullandığımız şeyler” dedi. “Teorik olarak bu işe yaramalı. Hadi gidip nasıl yapılacağını bulalım.”
Testler: Kimyasal İtici Gaz, Geleneksel İyonik Sıvılarla Eşit Derecede Verimli
Elektrosprey tasarımlarını test etmek için, test edilen her itici, yaklaşık olarak tek bir Lego tuğlası büyüklüğünde küçük bir rezervuara bağlandı ve ardından rezervuar ASCENT ile dolduruldu. Daha sonra, elektrosprey iticileri geleneksel bir CubeSat’ın karşıt taraflarına monte edildi.
Yakın Dünya Yörüngesinin mikro yerçekimi ortamını simüle etmek için ekip, itici donanımlı CubeSat’ı bir MagLev standına yerleştirdi. Ekip, Lozano’nun laboratuvarındaki MagLev’in büyük bir vakum odasının içine yerleştirildiğini belirtti. Bu tasarım, araştırmacıların uzaydaki koşulları en iyi şekilde taklit edecek şekilde çevreye ince ayar yapmalarına olanak tanıyor.
Bir dizi test sırasında ekip, elektrosprey iticilerine değişen voltaj seviyeleri uyguladı. Beklendiği gibi reaksiyon, itici nozüllerden bir sprey üretti ve CubeSat’ı MagLev standı üzerinde serbestçe dönen bir top gibi döndürdü.
Ekip, her itici ateşlemesi sırasında üretilen itme miktarını ölçtü. Gerilim ve yakıt verileriyle birleştirilen bu veriler, ekibin sürekli çalışma sırasında ASCENT’in yakıt verimliliğini hesaplamasına olanak sağladı. Bazı testler 100 saate kadar sürdü.
MIT grubu sonuçları değerlendirdiğinde ilk olarak ASCENT seçiminin doğru olduğunu belirlediler çünkü bu, her bir elektrosprey iticisini başarılı bir şekilde çalıştırdı. Daha da önemlisi, testler, kolaylıkla bulunabilen kimyasal itici gazın, geleneksel iyonik sıvılar kadar etkili olduğunu ortaya çıkardı.
Bruno, “Normal elektrosprey yakıtlarımızla karşılaştırıldığında ASCENT, itme açısından benzer performans sağlayabilir” diye açıkladı. “Artık iticilerimizin ASCENT ile çalıştığını bildiğimize göre, onları daha da iyi hale getirebileceğimiz tüm yolları düşünmeye başlayabiliriz.”
NASA’nın Yeşil Tahrikli Çift Modlu Görevinde Elektrosprey İticilerinin Test Edilmesi
Başarılı elektrosprey itici testlerinin faydalarını tartışırken Lozano, elektrikli ve kimyasal iticilere sahip bir uzay aracının tek bir yakıt tankını paylaşabileceğini belirtti. Kompakt tasarımı sayesinde bu hibrit elektrosprey iticisi küçük bir uyduya monte edilebilir.
Neyse ki ekibin, iticiyi çalışır durumda görmek için uzun süre beklemesi gerekmeyecek. Çalışmaları kısmen NASA tarafından desteklenen araştırma ekibine göre, tasarımları NASA’nın Kasım ayında başlatılması planlanan Yeşil İtiş Çift Modlu misyonuna dahil edilecek. Green Propulsion Dual-Mode misyonu, birincil kimyasal iticiye ve özel olarak tasarlanmış elektrosprey iticilere sahip, evrak çantası boyutunda bir CubeSat taşıyacak ve bu da onu küçük bir uzay aracında elektrik ve kimyasal itici gücü birleştiren ilk girişim haline getirecek.
Lozano, “Bu, bir uydunun ortak yakıt tankına sahip olacağı ilk sefer olacak” dedi.
Yeni elektrosprey iticiyi kullanabilecek önerilen elektrikli tahrik görevlerinin büyük bir kısmı Güneş Sistemi’nin ve ötesinin derinliklerini keşfetmek için tasarlanmış olsa da Lozano, teknolojinin eve daha yakın yerlerdeki olası uygulamalarını da vurguladı. Örneğin, her iki teknolojiyle donatılmış uydular, mevcut tahrik seçeneklerinde bulunmayan bir hız ve verimlilikle çevresel veya iklim değişikliklerine gerçek zamanlı olarak hızlı bir şekilde yanıt verebilir.
Araştırmacı, “Diyelim ki bir fırtına yaklaşıyor ve gözlem yapmak için küçük uydulardan oluşan takımyıldızınızı tek bir konuma yerleştirmek istiyorsunuz” diye açıkladı. “Gözlemin niteliğine bağlı olarak bunları hızlı veya yavaş göndermeyi seçebilirsiniz.”
“Ve bunu yapmanın tek yolu, iki tahrik sisteminizin olması, ki bu da artık mümkün” diye ekledi.
Görev Kasım ayından önce başlamayacak olsa da Bruno, başarılı bir testin mühendislere asla mümkün olduğunu düşünmedikleri görevleri değerlendirmelerine olanak sağlayabileceğini belirtti.
Araştırmacı, “Artık iticilerimizin ASCENT ile çalıştığını bildiğimize göre, onları daha da iyi hale getirebileceğimiz tüm yolları düşünmeye başlayabiliriz” diye açıkladı.
Çalışma “Enerjik İyonik Sıvı Monopropellantlı Elektrosprey İticilerin Performans Karakterizasyonu” kategorisinde yayınlandı Tahrik ve Güç Dergisi.
Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief’te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].
