Fizikui uždegta žalia šviesa jo rekordinio jonų variklio bandymams kosmose

Neseniai baigęs doktorantūros studijas, Paddy Neumann pagarsėjo pernai, kai jo sukurtas jonų variklis sumušė NASA kuro efektyvumo rekordą, o praeitą savaitę jis pasirašė sutartį su didžiausia Europos orlaivių ir erdvėlaivių kompanija, Airbus Defence & Space, ir variklis bus pasiųstas į TKS bandymams.

Apie bendradarbiavimą paskelbta praėjusį ketvirtadienį Tarptautiniame astronautikos kongrese Meksike, ir tai yra pirmasis Airbus tyrimų platformos, kurią planuojama įrengti TKS iki 2018 pabaigos, klientas.

„Jau atlikome bandymus Žemėje, kosmosą simuliuojančiose vakuumo sistemoje, bet tai maža vakuumo sistema, tad, tai bus pirmas tikras išbandymas kosmoso aplinka, stebint visą sistemą,“ ABC News sakė Neumanno išradimo bendraautorė iš Sidnio universiteto, Marcela Bilek.

Jei negirdėjote, vadinamasis Neumanno variklis (Neumann Drive),pernai rugsėjį sukėlė šurmulį, kai tada dar PhD studijuojantis Neumannas paskelbė sukūręs variklio prototipą, galintį varžytis su geriausiais NASA bandymais.

Jei galėtume sukurti tokį veikiantį joninį variklį, tai reikštų Saulės sistemos ir dar tolesnių kosmoso užkampių tyrinėjimų revoliuciją, kadangi šiems varikliams nereikia su savimi tampytis didžiulės kuro naštos.

Įsivaizdavimui, kiek kuro sunaudoja įprastos raketos – SpaceX Falcon 9 raketai reikia maždaug 409 500 kg kuro vien pakelti save į kosmosą. O 1966–1973 m. vienkartinio naudojimo Saturn V raketoms, naudotoms NASA, reikėjo 2 077 000 kgkuro.

Įsivaizduokite, kiek reikėtų erdvėlaiviui, turinčiam nuskrieti į Marsą, už 54,6 milijonų kilometrų – ir tai tik į vieną pusę.

Kitaip nei dabar naudojamos cheminio kuro raketos, jonų varikliai yra stūmos sistemos, naudojančios magnetinius laukus jonizuotoms, t.y. turinčioms elektros krūvį dalelėms, išsviesti neįtikėtinai dideliu greičiu į vieną pusę ir, atitinkamai, suteikti erdvėlaiviui impulsą skrieti į priešingą.

„Jis veikia panašiai, kaip lankinio suvirinimo aparatas,“pasakojo Neumannas The Sydney Morning Herald.

„Jis sviedžia metalo jonus dideliu greičiu ir kaip kad šaudant iš šautuvo kulkomis jaučiama atatranka, taip ir tolyn skriejančios plazmos atatranka stumia erdvėlaivį pirmyn.“

Jonizuotos dalelės gaunamos, metalą elektros srove įkaitinus iki aukštos temperatūros ir taip pavertus jį į plazmą. Sunkiausia parinkti efektyviausias medžiagas, ir Neumanno testai nurodė magnį.

O žinote, kas yra gausus magnio šaltinis, jau dabar skrajojantis kosmose? Kosminės šiukšlės

„Kur žmonija benuklystų, tyrinėdama naujas vietas, – Everesto kalną, kur paliekame deguonies balionus, ar skrendame į kosmosą – paliekame po savęs šiukšles.“ sakė jis Vice. „Kažkas turėtų tai išvalyti.“

Kaip rašyta pernai, NASA „savojo impulso“ – kuro masės santykio su variklio kuriama jėga – rekordininkas tada buvo High Power Electric Propulsion (HiPEP) sistema, kurianti 9600 (+/- 200) sekundžių specifinį impulsą. Tuo tarpu Neumanno prototipas pasiekia 14 690 (+/- 2 000).

Šis rekordas suteikė Neumannui žinomumą, bet kaip praeitą savaitę pažymėjo NASA joninių variklių vyr. technologas Mike'as Pattersonas, tai gražu ir taip toliau, bet tai nieko nereiškia, kol veikimas neįrodytas.

„Savaime nėra jokios naudos pasiekti „didžiausią pasaulyje specifinį impulsą,“ sakė jis The Sydney Morning Herald. „Didinti specifinį impulsą, neatsižvelgiant į kitus faktorius, nėra jokios prasmės. Ir jis tai žino.“

Vajė.

Pattersonas kuria NASA Evolutionary Xenon Thruster, arba NEXT, kuris, jo teigimu, dvigubai efektyvesnis už Neumanno variklį.

Neumannas atsakė, „sutinkame, kad dabartinis mūsų energijos efektyvumas mažesnis už naudojančio ksenoną variklio,ir turime minčių, kaip būtų galima jį pagerinti, patobulinus magnetinius purkštukus.“

Gera žinia mums, jau dabar trokštantiems lėkti į Marsą, yra ta, kad Neumannas ir jo komanda pagaliau galės pademonstruoti savo kūrinį ir išbandyti jį tikro kosmoso sąlygomis.

Neumanno straipsnis, kaip magnio kuras yra geriausias, buvo publikuotas praeitą mėnesį Applied Physics Letters.

Bec Crew
www.sciencealert.com