Готовность применения солнечной технологии НАСА
( Готовность к применению солнечной технологии НАСА NSTAR ) представляет собой тип ионного двигателя космического корабля, называемый электростатическим ионным двигателем . [ 1 ] [ 2 ] Это высокоэффективная двигательная установка космического корабля с малой тягой , работающая на электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями . Он использует высоковольтные электроды ) для ускорения ионов электростатическими (в том числе две мелкие сетки силами.
Развитие и производительность
[ редактировать ]
Целью программы NSTAR была разработка ксеноновом топливе для полетов в дальний космос. ионной двигательной установки на [ 3 ] NSTAR Электростатический ионный двигатель НАСА был разработан в Исследовательском центре Гленна и изготовлен компаниями Hughes и Spectrum Astro, Inc. в начале 1990-х годов. Разработка системы подачи была результатом совместных усилий JPL и Moog Inc. [ 1 ]
Ионы ускоряются через две мелкие сетки с разницей в напряжении примерно 1300 В между ними при мощности 2,3 кВт. [ 4 ] [ 5 ] с тягой 20-92 мН , удельным импульсом 19000-30500 Н·с/кг (1950-3100 с) и суммарной импульсной способностью 2,65х10. 6 Нс на ДС1. [ 5 ]
В 1996 году прототип двигателя выдержал 8000 часов непрерывной работы в вакуумной камере, имитирующей условия космического пространства . Результаты прототипирования были использованы для определения конструкции летной аппаратуры, созданной для зонда Deep Space 1. Одной из задач была разработка компактного и легкого силового процессора. [ 6 ] который преобразует энергию солнечных батарей в напряжение, необходимое для двигателя. [ 3 ]
Производительность
[ редактировать ]Двигатель достигает удельного импульса до трёх тысяч секунд. Это на порядок выше, чем традиционные методы космического движения, что приводит к экономии массы примерно вдвое. двигатель выдает всего 92 миллиньютона (0,331 унции силы Хотя при максимальной мощности ) (2100 Вт в миссии DS1 ), корабль достиг высокой скорости, поскольку ионные двигатели работали непрерывно в течение длительных периодов времени. [ 7 ] «30-сантиметровый ионный двигатель работает в диапазоне входной мощности от 0,5 до 2,3 кВт, обеспечивая тягу от 19 до 92 мН. Удельный импульс варьируется от 1900 с при 0,5 кВт до 3100 с при 2,3 кВт». [ 1 ]
Приложения
[ редактировать ]Глубокий космос
[ редактировать ]Ионный двигатель NSTAR был впервые использован на космическом корабле Deep Space 1 (DS1), запущенном 24 октября 1998 года. [ 8 ] Миссия Deep Space осуществила облет астероида 9969 Брайля и кометы Боррелли . Deep Space 1 имел 178 фунтов (81 килограмм) ксенонового топлива с общей импульсной мощностью 2,65x10. 6 Нс [ 5 ] и был способен увеличить скорость DS1 на 7900 миль в час (12700 километров в час, 3,58 км/с) в ходе миссии. [ 3 ] Он потреблял 2,3 кВт электроэнергии и был основным двигателем зонда. [ 4 ]
Рассвет
[ редактировать ]Второй межпланетной миссией с использованием двигателя NSTAR стал Dawn космический корабль , запущенный в 2007 году с тремя резервными блоками. [ 9 ] диаметром 30 см каждый. [ 6 ] [ 10 ] Dawn — первая исследовательская миссия НАСА, использующая ионное движение для входа и выхода на более чем одну орбиту. [ 11 ] Dawn нес на борту 425 кг (937 фунтов) ксенонового топлива и смог изменить скорость на 25 700 миль в час (11,49 км / с) во время миссии.
Предлагаемое использование
[ редактировать ]По состоянию на 2009 год [update] Инженеры НАСА заявляют, что двигатели NSTAR мощностью 5 киловатт и тягой 0,04 фунта являются кандидатами для продвижения космических кораблей к Европе , Плутону и другим небольшим телам в глубоком космосе. [ 1 ]
См. также
[ редактировать ]- Двигательная установка космического корабля с электроприводом
- СЛЕДУЮЩИЙ (ионный двигатель) - Космическая двигательная установка, электростатический ионный двигатель с решеткой.
- Усовершенствованная электрическая двигательная установка - двигательная установка космического корабля НАСА. Двигатели на эффекте Холла мощностью 50 кВт теперь и для Lunar Gateway
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д «Готовность применения технологии солнечной электрической силовой установки НАСА (NSTAR)» . Исследовательский центр Гленна НАСА . 21 апреля 2009 года. Архивировано из оригинала 11 января 2003 года . Проверено 18 марта 2015 г.
- ^ Сови, Дж. С., Роулин, В. К., и Паттерсон, М. Дж.: «Проекты разработки ионного движения в США: от испытания космической электрической ракеты 1 до глубокого космоса 1». Журнал движения и мощности, Vol. 17, № 3, май – июнь 2001 г., стр. 517–526.
- ^ Jump up to: а б с «Инновационные двигатели — программа NSTAR» . Исследовательский центр НАСА имени Гленна . Архивировано из оригинала 8 декабря 2004 г. Проверено 18 марта 2015 г. Имеет схему и фотографию, на которой показана решетка выхода.
- ^ Jump up to: а б «НСТАР» . Энциклопедия астронавтики . Архивировано из оригинала 9 февраля 2014 г. Проверено 18 марта 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с Летные характеристики ионной двигательной установки NSTAR в миссии Deep Space One . Материалы аэрокосмической конференции. IEEExplore. 2000. дои : 10.1109/AERO.2000.878373 .
- ^ Jump up to: а б Бонд, Т.; Бенсон, Г.; Кардвелл, Г.; Хэмли, Дж. (6 апреля 1999 г.). Производительность процессора мощности ионного двигателя NSTAR: наземные испытания и опыт полетов . Конференция по аэрокосмическим энергетическим системам. САЭ Интернешнл . дои : 10.4271/1999-01-1384 .
- ^ Рэйман, доктор медицины; Чедборн, Пенсильвания; Калвелл, Дж. С.; Уильямс, С.Н. (1999). «Проект миссии для дальнего космоса 1: миссия по проверке технологии малой тяги» (PDF) . Акта Астронавтика . 45 (4–9). Эльзевир : 381–388. Бибкод : 1999AcAau..45..381R . дои : 10.1016/s0094-5765(99)00157-5 . Архивировано из оригинала (PDF) 9 мая 2015 г.
- ^ «Вклад в Deep Space 1» . НАСА . Архивировано из оригинала 10 апреля 2023 г.
- ^ Рассвет — Ключевые характеристики космического корабля . 2014.
- ^ Система подачи ксенона для ионного двигателя NSTAR: Введение в проектирование и разработку системы. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine . Эдвард Д.Бушвей (PDF)
- ^ Рэйман, Марк; Фраскетти, Томас; Раймонд, Кэрол; Рассел, Кристофер (5 апреля 2006 г.). «Рассвет: разрабатываемая миссия по исследованию астероидов главного пояса Весты и Цереры» (PDF) . Акта Астронавтика . 58 (11): 605–616. Бибкод : 2006AcAau..58..605R . дои : 10.1016/j.actaastro.2006.01.014 . Проверено 14 апреля 2011 г.
