Двухслойный двигатель Helicon

Двухслойный геликоновый двигатель — это прототип электрического космического корабля . Он был создан австралийским ученым Кристин Чарльз на основе технологии, изобретенной профессором Родом Босвеллом , оба из Австралийского национального университета .

Проект был проверен Европейским космическим агентством , которое принимает участие в его разработке.

Геликоновый двухслойный двигатель (HDLT) — это тип плазменного двигателя , который выбрасывает ионизированный газ с высокой скоростью для обеспечения тяги космического корабля . В этой конструкции двигателя газ впрыскивается в трубчатую камеру ( исходную трубку ) с одним открытым концом. Радиочастотная мощность переменного тока (на частоте 13,56 МГц в конструкции прототипа) подается в антенну специальной формы , обернутую вокруг камеры. Электромагнитная волна, излучаемая антенной, заставляет газ распадаться и образовывать плазму. Затем антенна возбуждает геликоновую волну в плазме, которая дополнительно нагревает плазму.

Устройство имеет примерно постоянное магнитное поле в трубке источника (поставляемое соленоидами в прототипе), но магнитное поле расходится и быстро уменьшается по величине вдали от области источника, и может рассматриваться как своего рода магнитное сопло . При работе существует резкая граница между плотной плазмой внутри области источника и менее плотной плазмой в выхлопе, что связано с резким изменением электрического потенциала. Свойства плазмы быстро меняются через эту границу, которая известна как электрический двойной слой без тока . Электрический потенциал намного выше внутри области источника, чем в выхлопе, и это служит как для ограничения большей части электронов, так и для ускорения ионов вдали от области источника. Достаточное количество электронов покидает область источника, чтобы гарантировать, что плазма в выхлопе в целом нейтральна. Как и большинство ионных движителей, HDLT представляет собой двигатель с малой тягой и высоким удельным импульсом (высокий I _sp ).

Прототип двигателя диаметром 15 см, работающий в режиме слабого магнитного поля, прошел начальные испытания тяги в 2010 году, однако для правильного расчета общей тяги потребуется более полный метод испытаний. ^{[1] В 2014 году окончательный прототип двигателя проходил испытания на космическом моделирующем комплексе под названием «Wombat XL», расположенном в} обсерватории Маунт-Стромло Австралийского национального университета (ANU) . ^{[2] [3]}

HDLT имеет два основных преимущества перед большинством других конструкций ионных двигателей . Во-первых, он создает ускоряющее электрическое поле без вставки ненадежных компонентов, таких как высоковольтные сетки, в плазму (единственный компонент, обращенный к плазме, — это прочный плазменный сосуд); во-вторых, нейтрализатор не нужен, поскольку испускается равное количество электронов и (однозарядных) положительных ионов. Таким образом, без движущихся механических частей и восприимчивости к эрозии, Чарльз объясняет: «Пока вы обеспечиваете питание и топливо, вы можете двигаться вечно». ^[2]

Основное применение этого двигателя предназначено для удержания спутников на орбите, долгосрочных переходов с низкой околоземной орбиты на геостационарную и приложений в дальнем космосе. В то время как типичная конструкция может обеспечить 50-летний срок службы, ^{[ требуется ссылка ]} или экономию 1000 фунтов (450 кг) стартового веса для больших спутников , этот тип двигателя также может значительно сократить продолжительность межпланетных космических путешествий. ^[4] Например, путешествие на Марс может быть сокращено до трех месяцев вместо восьми-девяти месяцев с обычными химическими ракетами. ^{[5] [6] [ неудачная проверка ]}

• Магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом (VASIMR)

• Испытания плазменного двигателя для миссии на Марс
• Австралия строит ионный двигатель (2012)
• ESA Propulsion Lab Архивировано 2016-03-03 на Wayback Machine
• Плазменная банка к звездам (2014)