科學家提高等離子體推進器的性能離更深的太空探索更近一步
日本東北大學的一名研究人員對大功率無電等離子體推進器進行了重大改進,使我們更接近於更深入的太空探索。電力推進技術的這些進步有可能徹底改變航天工業,就像汽車、火車和飛機等地面交通工具的創新改變了它們各自的行業一樣。
電力推進是一種利用電磁場來加速推進劑並產生推力以推動航天器的技術。空間機構已將電力推進技術作為空間探索的未來的先驅。
已經有幾個空間任務使用電推進裝置成功完成,如網格化離子推進器和霍爾推進器。當推進劑變成電離體,即等離子體,並被電磁場加速時,太陽能被轉化為推力能量。然而,這些設備所需的電極限制了它們的壽命,因為它們會暴露在等離子體中並被損壞,特別是在高功率水平下。
為了規避這一問題,科學家們已經轉向了無電等離子體推進器。其中一項技術是利用無線電頻率(RF)來產生等離子體。一個天線將無線電波發射到一個圓柱形的腔體中以產生等離子體,在那裡由一個磁性噴嘴引導和加速等離子體以產生推力。MN射頻等離子體推進器,或有時被稱為直升機推進器,具有簡單性、操作靈活性和潛在的高推力-功率比。
但是MN型射頻等離子體推進器的發展受到了射頻功率到推力能量的轉換效率的阻礙,早期的實驗只能產生個位數的轉換率,但最近的研究已經達到了20%的可接受的結果。在最近的一項研究中,來自東北大學電氣工程系的髙橋和貴教授據稱已經實現了30%的轉換效率。
雖然成熟的電力推進裝置通常使用氙氣,但氙氣價格昂貴,而且難以充分供應,目前30%的效率是用氬氣推進劑獲得的。這表明MN rf等離子體推進器將減少成本和地球的資源負荷。
“應用尖峰型磁場抑制了通常發生在等離子體源壁上的能量損失,”髙橋說。”這一突破為高功率空間運輸技術的進步打開了大門”。