СЛЕДУЮЩИЙ (ионный двигатель)

Проект НАСА «Эволюционный ксеноновый двигатель» ( NEXT ) в Исследовательском центре Гленна представляет собой электростатический ионный двигатель с решеткой, который примерно в три раза мощнее, чем NSTAR, используемый на космических кораблях Dawn и Deep Space 1 . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Он использовался в DART , запущенном в 2021 году.

Исследовательский центр Гленна изготовил ионизационную камеру тестового двигателя, а компания Aerojet Rocketdyne спроектировала и изготовила узел ускорения ионов. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Цель и задачи

NEXT обеспечивает большую доставляемую полезную нагрузку, меньший размер ракеты-носителя и другие усовершенствования миссий по сравнению с химическими и другими технологиями электрического движения для Discovery , New Frontiers , Mars Exploration и флагманских миссий по исследованию внешней планеты. ^{[ 2 ]}

Дизайн и производительность

Двигатель NEXT — это тип солнечной электрической силовой установки космического корабля, , в которой системы двигателей используют электричество, вырабатываемое солнечной панелью для разгона ксенонового топлива до скорости до 90 000 миль в час (145 000 км/ч или 40 км/с). ^{[ 3 ]} NEXT может потреблять мощность 6,9 кВт для создания 237 мН тяги , с удельным импульсом 4170 секунд (по сравнению с 3120 у NSTAR ), ^{[ 2 ]} и существует уже более пяти лет. ^{[ 5 ]} Его можно дросселировать до мощности 0,5 кВт при удельном импульсе 1320 секунд. ^{[ 2 ]}

Долголетие и общий импульс

Двигатель NEXT в ходе наземных испытаний продемонстрировал общий импульс 17 МН·с; что по состоянию на 2010 год было самым высоким общим импульсом, когда-либо продемонстрированным ионным двигателем. ^{[ 2 ]} Площадь вывода луча в 1,6 раза больше, чем у NSTAR, что позволяет увеличить входную мощность двигателя при сохранении низких напряжений и плотности ионного тока, что обеспечивает долговечность двигателя. ^{[ 2 ]}

В ноябре 2010 года выяснилось, что в декабре 2009 года прототип прошел испытания в течение 48 000 часов (5,5 лет). ^{[ 3 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Эксплуатационные характеристики двигателя, измеренные во всем диапазоне открытия дроссельной заслонки, оказались в пределах прогнозов, двигатель не показал никаких признаков ухудшения качества и готов к выполнению миссий. ^{[ 2 ]}

Развитие и статус

NEXT завершила анализ системных требований в июле 2015 года и предварительный анализ проекта в феврале 2016 года. Первые два летных аппарата будут доступны в начале 2019 года. ^{[ 7 ]} После 2019 года это будет коммерческий продукт, который будут покупать НАСА и клиенты, не входящие в НАСА. ^{[ 7 ]} Aerojet Rocketdyne и их основной субподрядчик ZIN Technologies сохраняют за собой права на производство системы, известной как NEXT-C, для будущей коммерциализации. ^{[ 7 ]}

В 2018 году концепция миссии CAESAR к комете 67P/Чурюмова-Герасименко стала финалистом миссии № 4 программы New Frontiers , и в случае ее выбора она будет приводиться в движение ионным двигателем NEXT. ^{[ 8 ]} Однако 27 июня 2019 года вместо него был выбран другой финалист — миссия «Стрекоза» . ^{[ 9 ]}

NEXT-C был выбран ^{[ когда? ]} для миссии DART.

Использование в космосе

Запущенный в ноябре 2021 года впервые в космосе космический корабль Double Asteroid Redirection Test (DART) использовал ионный двигатель NEXT-C. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} питание от 22 м ² солнечных батарей мощностью ~3,5 кВт. ^{[ 13 ]}

См. также

Двигательная установка космического корабля с электроприводом
- Двигатель на эффекте Холла , другой тип ионного двигателя.
- Усовершенствованная электрическая двигательная установка - двигательная установка космического корабля НАСА. Двигатели на эффекте Холла мощностью 50 кВт теперь и для Lunar Gateway
- Ядерная электрическая ракета

Ссылки

^ Джордж Р. Шмидт; Майкл Дж. Паттерсон; Скотт В. Бенсон. «Эволюционный ксеноновый двигатель НАСА (NEXT): следующий шаг в развитии движения в дальнем космосе США» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 18 мая 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Герман, Дэниел А. (3–7 мая 2010 г.), «Эволюционный ксеноновый двигатель НАСА (NEXT). Этап квалификационного показателя пропускной способности топлива: прогноз производительности, эрозии и срока службы двигателя после 450 кг» (PDF) , 57-й объединенный армейско-флотский корпус - Совещание НАСА-ВВС (JANNAF) , Колорадо-Спрингс, Колорадо, США: НАСА — Исследовательский центр Гленна , получено 8 марта 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Дуэйн Браун; Кэтрин К. Мартин; Гленн Махоуни. «Двигатель НАСА достиг мирового рекорда за 5+ лет работы» . Проверено 24 июня 2013 г.
^ Двигатель НАСА достиг мирового рекорда более чем за 5 лет работы . НАСА. 24 июня 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б Дэвид Сонди. «Ионный двигатель НАСА NEXT работает пять с половиной лет без остановок, чтобы установить новый рекорд» . Проверено 26 июня 2013 г.
^ Нэнси Смит Килкенни, SGT, Inc. «NEXT обеспечивает длительную тягу и высокие скорости для полетов в дальний космос» . Проверено 29 сентября 2013 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б ^с Доллофф, М.; Джексон, Дж. (март 2016 г.). Текущий статус эволюционного ксенонового двигателя НАСА — коммерческий (NEXT-C) (PDF) . 47-я конференция по науке о Луне и планетах.
^ «Обзор проекта CAESAR» (PDF) . Лунно-планетарный институт . 17 января 2018 года . Проверено 19 января 2018 г.
^ Браун, Дэвид (27 июня 2019 г.). «НАСА объявляет о новой миссии дрона Dragonfly для исследования Титана» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 27 июня 2019 г.
^ Планетарная защита: испытание двойного перенаправления астероидов (DART), миссия НАСА, 2017 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
^ Канципер, Брайан (2017). «Торговля электрическими двигателями миссии «Испытание двойного перенаправления астероидов (DART)»». Аэрокосмическая конференция IEEE 2017 . стр. 1–7. дои : 10.1109/AERO.2017.7943736 . ISBN 978-1-5090-1613-6 . S2CID 43072949 .
^ Херридж, Линда (24 ноября 2021 г.). «НАСА и SpaceX запускают DART: первую испытательную миссию по планетарной защите» . НАСА.gov . НАСА . Проверено 26 ноября 2021 г.
^ Адамс, Елена; Ошонесси, Дэниел; Рейнхарт, Мэтью; Джон, Джереми; Конгдон, Элизабет; Галлахер, Дэниел; Авель, Элизабет; Атчисон, Джастин; Флетчер, Закари; Чен, Мишель; Хейстанд, Кристофер; Хуанг, Филип; Смит, Эван; Сибол, Дин; Беккер, Дмитрий; Каррелли, Дэвид (2019). «Испытание двойного перенаправления астероидов: Земля наносит ответный удар». Аэрокосмическая конференция IEEE 2019 . стр. 1–11. дои : 10.1109/AERO.2019.8742007 . ISBN 978-1-5386-6854-2 . S2CID 195222414 .

[IAC-08-C442-1] Джордж Р. Шмидт; Майкл Дж. Паттерсон; Скотт В. Бенсон. «Эволюционный ксеноновый двигатель НАСА (NEXT): следующий шаг в развитии движения в дальнем космосе США» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 18 мая 2010 г.

[2010_Qualification-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Герман, Дэниел А. (3–7 мая 2010 г.), «Эволюционный ксеноновый двигатель НАСА (NEXT). Этап квалификационного показателя пропускной способности топлива: прогноз производительности, эрозии и срока службы двигателя после 450 кг» (PDF) , 57-й объединенный армейско-флотский корпус - Совещание НАСА-ВВС (JANNAF) , Колорадо-Спрингс, Колорадо, США: НАСА — Исследовательский центр Гленна , получено 8 марта 2014 г.

[test-3] Jump up to: ^а ^б ^с Дуэйн Браун; Кэтрин К. Мартин; Гленн Махоуни. «Двигатель НАСА достиг мирового рекорда за 5+ лет работы» . Проверено 24 июня 2013 г.

[4] Двигатель НАСА достиг мирового рекорда более чем за 5 лет работы . НАСА. 24 июня 2013 г.

[gizmag2013-5] Jump up to: ^а ^б Дэвид Сонди. «Ионный двигатель НАСА NEXT работает пять с половиной лет без остановок, чтобы установить новый рекорд» . Проверено 26 июня 2013 г.

[6] Нэнси Смит Килкенни, SGT, Inc. «NEXT обеспечивает длительную тягу и высокие скорости для полетов в дальний космос» . Проверено 29 сентября 2013 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[for_sale-7] Jump up to: ^а ^б ^с Доллофф, М.; Джексон, Дж. (март 2016 г.). Текущий статус эволюционного ксенонового двигателя НАСА — коммерческий (NEXT-C) (PDF) . 47-я конференция по науке о Луне и планетах.

[SBAG18Squyres-8] «Обзор проекта CAESAR» (PDF) . Лунно-планетарный институт . 17 января 2018 года . Проверено 19 января 2018 г.

[nyt20190627-9] Браун, Дэвид (27 июня 2019 г.). «НАСА объявляет о новой миссии дрона Dragonfly для исследования Титана» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 27 июня 2019 г.

[DART_home-10] Планетарная защита: испытание двойного перенаправления астероидов (DART), миссия НАСА, 2017 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

[11] Канципер, Брайан (2017). «Торговля электрическими двигателями миссии «Испытание двойного перенаправления астероидов (DART)»». Аэрокосмическая конференция IEEE 2017 . стр. 1–7. дои : 10.1109/AERO.2017.7943736 . ISBN 978-1-5090-1613-6 . S2CID 43072949 .

[12] Херридж, Линда (24 ноября 2021 г.). «НАСА и SpaceX запускают DART: первую испытательную миссию по планетарной защите» . НАСА.gov . НАСА . Проверено 26 ноября 2021 г.

[Power-13] Адамс, Елена; Ошонесси, Дэниел; Рейнхарт, Мэтью; Джон, Джереми; Конгдон, Элизабет; Галлахер, Дэниел; Авель, Элизабет; Атчисон, Джастин; Флетчер, Закари; Чен, Мишель; Хейстанд, Кристофер; Хуанг, Филип; Смит, Эван; Сибол, Дин; Беккер, Дмитрий; Каррелли, Дэвид (2019). «Испытание двойного перенаправления астероидов: Земля наносит ответный удар». Аэрокосмическая конференция IEEE 2019 . стр. 1–11. дои : 10.1109/AERO.2019.8742007 . ISBN 978-1-5386-6854-2 . S2CID 195222414 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]