211service.com
Un motore spaziale più efficiente
Gli ingegneri della NASA hanno terminato di testare un nuovo sistema di propulsione ionica per veicoli spaziali in orbita terrestre e interplanetari. Il sistema è più potente ed efficiente nei consumi rispetto ai suoi predecessori, consentendogli di viaggiare più lontano che mai.
Potenza ionica: Il nuovo sistema di propulsione ionica della NASA è in fase di test presso il Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, in California.
La propulsione ionica funziona caricando elettricamente, o ionizzando, un gas utilizzando l'energia dei pannelli solari ed emettendo il gas ionizzato per spingere il veicolo spaziale nella direzione opposta. Il concetto è stato sviluppato per la prima volta oltre 50 anni fa e la prima navicella spaziale a utilizzare la tecnologia è stata Spazio profondo 1 ( DS1 ) nel 1998. Da allora, solo poche altre navicelle spaziali non commerciali hanno utilizzato la propulsione ionica: la NASA Missione dell'alba al sistema solare esterno, lanciato nel 2007; la missione giapponese di restituzione del campione di asteroidi dello spazio profondo chiamata Hayabusa , lanciato nel 2003; e l'Agenzia spaziale europea ha lanciato il SMART-1 navicella spaziale nel 2003, si è schiantata sulla luna nel 2006. (Ci sono molti satelliti per comunicazioni commerciali che utilizzano propulsori ionici.)*
Per costruire il nuovo sistema di propulsione ionica sotto l'Evolutionary Xenon Thruster della NASA ( PROSSIMO ), gli ingegneri della NASA Glenn Research Center a Cleveland, OH, modificato e migliorato il design dei motori utilizzati per DS1 e Alba. Lo abbiamo reso fisicamente più grande, ma più leggero, ridotto la complessità del sistema per prolungarne la durata e, nel complesso, migliorato la sua efficienza, afferma Michael Patterson, il ricercatore principale del progetto.
Patterson ha presentato un documento che descrive il motore al Conferenza e mostra sulla propulsione congiunta tenuto questa settimana a Denver. Dice che il suo team potrebbe iniziare a costruire una versione del motore pronta per la missione entro gennaio 2010, il che richiederebbe circa 36 mesi per essere completato.
I sistemi di propulsione chimica sono più comunemente usati per i veicoli spaziali, ma richiedono grandi quantità di carburante e sono inefficienti per le missioni nello spazio profondo. Sei limitato in ciò che puoi portare nello spazio perché devi trasportare un razzo che è principalmente carburante, afferma Alexander Bruccoleri, ricercatore nel dipartimento di aeronautica e astronautica del MIT. Inoltre, dice, devi compensare il peso e le dimensioni dei serbatoi di propellente costruendo un'astronave che è fragile o non ha molte strutture per rinforzarla.
In alternativa, diversi gruppi di ricerca stanno esplorando i sistemi di propulsione elettrica. Sebbene questi motori producano molta meno spinta dei motori chimici, sono molto efficienti, il che li rende ideali per missioni a lunga distanza su asteroidi, comete o pianeti come Giove e Mercurio. Tuttavia, una delle maggiori sfide nella propulsione elettrica è l'elevata potenza e la durata del sistema, afferma Daniel Brent White, un altro ricercatore in aeronautica e astronautica al MIT.
*Grazie ai commenti dei lettori, queste informazioni sono state corrette per includere le missioni europea e giapponese.
Il nuovo motore a ioni si basa sui sistemi di propulsione elettrica utilizzati da entrambi DS1 e Dawn, dice Patterson. Utilizza lo stesso metodo per ottenere la spinta: il gas xeno scorre in una camera di reazione all'interno del motore e viene ionizzato dagli elettroni; gli elettromagneti posizionati attorno a questa camera migliorano l'efficienza della ionizzazione. Gli elettrodi posizionati vicino ai propulsori del motore (noti come ottica ionica) vengono quindi utilizzati per accelerare gli ioni elettrostaticamente e spararli fuori dallo scarico per spingere in avanti il veicolo spaziale.
Gli ingegneri del Glenn Research Center hanno ottimizzato il design meccanico dei magneti e dell'ottica ionica del motore e apportato altre modifiche, inclusa la riduzione del numero di propulsori, per rendere il sistema più potente ed efficiente. Il motore ha un livello di potenza più elevato e una gamma dinamica di strozzamento più ampia: può passare da una potenza molto elevata a una potenza molto bassa, quindi può funzionare per periodi di tempo più lunghi e svolgere meglio la sua missione, afferma Patterson.
Michael Huggins, la direzione della propulsione spaziale e missilistica dell'Air Force Research Laboratory presso la base aeronautica di Edwards in California, afferma che è importante trovare modi per rendere i sistemi di propulsione più efficienti, più piccoli ed economici. Il fatto che la NASA stia cercando dispositivi più efficienti per le missioni interplanetarie è sicuramente la risposta giusta, dice.
Tuttavia, ci sono potenziali inconvenienti alla propulsione ionica. Ad esempio, l'energia solare non può essere utilizzata troppo lontano dal sole. Il solare semplicemente non funzionerà a distanze come Nettuno, afferma White, che ha presentato un documento alla stessa conferenza sull'utilizzo dell'energia nucleare come fonte di energia per le missioni nello spazio profondo. Sebbene ciò fornirebbe molta potenza nello spazio profondo, i problemi di sicurezza renderebbero politicamente difficile il lancio di un veicolo spaziale a propulsione nucleare.
L'unico concorrente che abbiamo davvero è la tecnologia chimica avanzata, afferma Patterson. Il vantaggio che abbiamo è che siamo molto efficienti nei consumi. Pertanto, per missioni planetarie complesse che richiedono molta energia, afferma Patterson, gli Stati Uniti e i suoi partner internazionali, tra cui il Giappone e le nazioni europee, stanno passando ai motori a propulsione ionica.