대기호흡전기추진

Atmosphere-breathing electric propulsion

대기호흡형 전기추진 즉, 공기호흡형 전기추진장치(AEP)는 우주선을 위한 추진기술로, 대기 중 잔류 가스를 추진체로 사용해 온보드 추진체가 없어도 낮은 궤도로 추력을 생성할 수 있다.대기를 내뿜는 전기 추진은 새로운 종류의 장수하고 낮은 궤도를 도는 임무를 가능하게 할 수 있다.

이 개념은 현재 유럽우주국(ESA)과 EU가 지원하는 디스코브러 프로젝트에 의해 조사되고 있다.[2]현재 최첨단 전기추력기는 추진제 저장과 우주선의 궤도를 붕괴시킬 수 있는 추력 생성량의 한계 때문에 약 2년 이상 낮은 고도에서 비행을 유지할 수 없다.[3]ESA는 2018년 3월 최초로 RAM-EP 시제품의 현장 실증을 공식 발표했다.[4]

작동 원리

대기-호흡 전기 추진 개념

AEP는 흡입구에 의해 구성되며 전기 추진기에 의해 구성된다: 낮은 지구 궤도(LEO)와 낮고 매우 낮은 지구 궤도(VLEO)에서 끌리는 역할을 하는 희소성 기체들이 추진체로 사용된다.[5][6]이 기술은 S/C가 온보드 추진체 없이도 매우 낮은 고도(<지구 주변 400km)에서 공전할 수 있게 해 대기권 고도의 새로운 구간에서 더 오랜 시간 임무를 수행할 수 있게 하는 것이 이상적이다.이러한 이점은 군사 및 민간 감시 서비스뿐만 아니라 과학 임무에 대한 관심의 기술을 만든다.

특별한 섭취는 가스 분자를 모아 추진기로 유도하는데 사용될 것이다.그러면 분자들은 추진기에 의해 이온화되어 매우 빠른 속도로 가속단계에서 배출되어 추력을 발생시킬 것이다.필요한 전력은 다른 종류의 전력 서브시스템을 고려할 수 있지만 태양열 어레이와 배터리의 조합인 실제 전기 추진 시스템에 대해 개발된 동일한 전력 서브시스템에 의해 제공될 수 있다.ABEP는 작동 시간 동안 대기 드래그를 보정하여 LEO와 VLEO에서 위성의 수명을 연장할 수 있다.지구 궤도를 도는 AEP의 고도는 120~250km 사이에서 최적화할 수 있다.[7]이 기술은 또한, 추진체가 다른 추진체를 처리할 수 있고, 동력원이 필요한 전력을 제공할 수 있다면, 예를 들어 화성과 금성과 같은 태양 전지판에 충분한 태양열 조사, 또는 우주 원자로나 방사성 동위원소 열기와 같은 다른 전력 서브시스템에 사용할 수 있다.예를 들어 타이탄 주변의 임무를 위해 발전기(RTG)를 구현해야 한다.

개념 및 테스트

질소 유니 슈투트가르트 프레스 릴리즈에서 작동하는 RF 헬리콘 기반 PDP(Plasma Struster) 프로토타입

이탈리아 시타엘이 설계·개발한 ESA의 램-EP는 2017년 5월 실험실에서 처음 테스트됐다.[8][9][10]

이 연구원 공간 시스템의 슈투트가르트 대학교에서 보는 섭취와 처음으로 3월 2020년이 불붙기 시작이지만 후자는 RFhelicon-based 유도 플라스마 Thruster(통합 생산 팀)[11]은 추진기, 개발하였다 국세청은 Uni가 슈투트가르트 프레스 릴리즈 그러한 장치가 있는 주요 이점의 요소들에 직접 닿는 방법으로.plasma는 VLEO에서 원자산소와 같은 공격적인 추진체로부터의 침식으로 인한 성능 저하를 최소화하며, 중화제가 필요하지 않다.섭취와 추진기는 DISCOVERER EU H2020 프로젝트 내에서 개발된다.

부석 주식회사 미국 주식회사는 2004년에 그들의 공기 호흡 홀 효과 추진기(ABHET)라는 개념을 특허를 냈고,[12] NASA 고등 개념 연구소의 자금 지원을 받아 2011년에 화성(Mars-AB)에 적용될 타당성 조사를 시작했다.시스템이 숨을 쉬고 대기 중 이산화탄소를 이온화시키는 HET 또는 MABHET.[13]MABHET 개념은 JAXA의 공기 호흡 이온 엔진(ABIE) 또는 ESA의 RAM-EP와 동일한 일반 원리에 기초한다.[14]

참고 항목

참조

  1. ^ "World-first firing of air-breathing electric thruster". Space Engineering & Technology. European Space gency. 5 March 2018. Retrieved 7 March 2018.
  2. ^ "Home - Discoverer". discoverer.com. Retrieved 28 March 2018.
  3. ^ D. 디카라, J. G. 델 아모, A. 산토빈첸초, B. C. 도밍게즈, M. 아르시오니, A. 콜드웰, 그리고 나.Roma, "저궤도 운영을 위한 RAM 전기 추진: ESA 연구", 30번째 IEPC, IEPC-2007-162, 2007
  4. ^ "World-first firing of air-breathing electric thruster". Space Engineering & Technology. European Space Agency. 5 March 2018. Retrieved 7 March 2018.
  5. ^ T. 쇤허르, K. 코무라사키, F. 로마노, B. Romano, B.마수티-발레스터, 그리고 G.Herdrich, 대기-호흡 전기 추진 분석, IEEE Plasma Science에서의 거래, vol.43, no.1, 2015년 1월
  6. ^ Romano, Francesco; Massuti-Ballester, Bartomeu; Binder, Tilman; Herdrich, Georg; Schönherr, Tony (2018). "System analysis and test-bed for an atmosphere-breathing electric propulsion system using an inductive plasma thruster". Acta Astronautica. 147: 114–126. arXiv:2103.02328. Bibcode:2018AcAau.147..114R. doi:10.1016/j.actaastro.2018.03.031. hdl:2117/116081.
  7. ^ Romano, Francesco; Massuti-Ballester, Bartomeu; Binder, Tilman; Herdrich, Georg; Schönherr, Tony (2018). "System analysis and test-bed for an atmosphere-breathing electric propulsion system using an inductive plasma thruster". Acta Astronautica. 147: 114–126. arXiv:2103.02328. Bibcode:2018AcAau.147..114R. doi:10.1016/j.actaastro.2018.03.031. hdl:2117/116081.
  8. ^ (PDF). 2017 https://iepc2017.org/sites/default/files/speaker-papers/iepc-2017-377_ram_final.pdf. {{cite web}}:누락 또는 비어 있음 title=(도움말)
  9. ^ 2018년 3월 5일 세계 최초 공기호흡 전기 추진기 ESA 발포
  10. ^ "SITAEL space team successfully announces world premiere RAM-EP laboratory demonstration". SITAEL. 27 May 2017. Retrieved 30 October 2021.
  11. ^ Romano, Francesco; Chan, Yung-An; Herdrich, Georg (2020). "RF Helicon-based Inductive Plasma Thruster (IPT) Design for an Atmosphere-Breathing Electric Propulsion system (AEP)". Acta Astronautica. 176: 476–483. arXiv:2007.06397. Bibcode:2020AcAau.176..476R. doi:10.1016/j.actaastro.2020.07.008.
  12. ^ V. Hruby; B. Pote; T. Brogan; K. Hohman; J. J. Szabo Jr; P. S. Rostler. "Air breathing electrically powered Hall effect thruster". Busek Company, Inc., Natick, Maine, USA, Patent US 6,834,492 B2, December 2004.
  13. ^ K. Hohman; et al. "Atmospheric Breathing Electric Thruster for Planetary Exploration" (PDF). NIAC Spring Symposium, March 27–29, 2012.
  14. ^ 미래 저궤도 우주비행 eoPortal ESA를 위한 AEP(공기호흡 전기추진) 개발