헬리콘 2층 추진기

Helicon double-layer thruster

헬리콘 2층 추진체는 우주선 추진 엔진의 시제품이다.호주의 과학자 크리스틴 찰스 박사가 호주 국립대학인 로드 보스웰 교수가 발명한 기술을 바탕으로 만들었다.

이 디자인은 개발에 참여하고 있는 ESA에 의해 검증되었다.

운영이론

헬리콘 이중층 추진기(HDLT)는 플라즈마 추진기의 일종으로 고속 이온화 가스를 분출해 우주선에 추력을 공급한다.이 추진기 설계에서 가스는 하나의 개방된 끝을 가진 관형실(원통관)에 주입된다.무선 주파수 AC 전원(시제품 설계의 13.56MHz에서)은 챔버를 감싸고 있는 특수 형태의 안테나와 결합된다.안테나가 방출하는 전자파는 가스가 분해되어 플라즈마를 형성하게 한다.그 후 안테나는 혈장에 헬리콘파를 방출하여 혈장을 더욱 가열시킨다.

장치는 소스 튜브(시제품의 솔레노이드에 의해 공급됨)에 대략 일정한 자기장을 가지지만 자기장은 소스 영역으로부터 떨어져 나가며 크기가 급격히 감소하므로 일종의 자기 노즐로 생각할 수 있다.작동 중, 소스 영역 내부의 고밀도 플라즈마와 배기 내 저밀도 플라즈마 사이에는 첨예한 경계가 있어, 전위의 급격한 변화와 관련이 있다.플라즈마 성질은 전류가 없는 전기 이중층으로 알려진 이 경계를 가로질러 빠르게 변화한다.전위는 배기가스보다 소스 영역 내부에서 훨씬 더 높으며, 이는 대부분의 전자를 제한하고, 이온을 소스 영역으로부터 멀리 떨어뜨리는 데 모두 도움이 된다.배기구의 혈장이 전체적으로 중립이 되도록 하기 위해 충분한 전자가 소스 영역을 빠져나간다.대부분의 이온 추진장치와 마찬가지로 HDLT는 낮은 추력, 높은 특정 임펄스(Isp) 추진장치다.

저자기장 모드에서 작동하는 15cm 직경 추진기 프로토타입은 2010년 초기 추력 시험을 거쳤으나, 총 추력을 적절히 계산하기 위해서는 보다 완전한 시험 방법이 필요할 것이다.[1]현재 최종 추진체 프로토타입은 호주 국립대학교(ANU) 마운트 스트롬로 전망대에 위치한 우주 시뮬레이션 시설 '톰바트 XL'에서 테스트가 진행 중이다.[2][3]

HDLT는 대부분의 다른 이온 추진기 설계에 비해 크게 두 가지 장점을 가지고 있다. 첫째, 고전압 그리드처럼 신뢰할 수 없는 구성 요소를 플라즈마(PDPA 면의 유일한 구성 요소는 강력한 플라즈마 용기)에 삽입하지 않고 가속 전기장을 생성한다.두 번째로, 중화제는 필요하지 않다. 왜냐하면 같은 수의 전자와 (음량적으로 충전된) 양의 이온이 방출되기 때문이다.그래서 움직이는 기계 부품도 없고 침식에 민감하지도 않은 상태에서 찰스 박사는 '동력과 추진제를 제공하기만 하면 영원히 갈 수 있다'[2]고 설명한다.

적용들

이 추진기 설계의 일차적 적용은 위성국 유지, 장기적 LEO에서 GEO까지의 궤도 전송 및 심층 우주 응용을 위한 것이다.일반적인 설계는 50년의 수명을 제공하거나 [citation needed]대형 위성을 위한 1000파운드(약 454kg)의 발사 중량을 절약할 수 있는 반면, 이러한 유형의 추진기는 행성간 우주 여행의 길이를 크게 줄일 수 있다.[4]예를 들어, 화성으로 가는 여행은 기존의 화학 로켓으로 8~9개월 대신 3개월로 단축될 수 있다.[5][6][failed verification]

참고 항목

참조

  1. ^ J Ling; M D West; T Lafleur; C Charles; R W Boswell (2010). "Thrust measurements in a low-magnetic field high-density mode in the helicon double layer thruster". Journal of Physics D: Applied Physics. IOP Publishing. 43 (30). Bibcode:2010JPhD...43D5203L. doi:10.1088/0022-3727/43/30/305203.
  2. ^ a b "Testing ground set for plasma jar to the stars". ResearchCareer. March 11, 2014. Retrieved July 19, 2016.
  3. ^ "Wombat puts electric rocket through its paces". Stories of Australian Science. May 16, 2014. Retrieved July 19, 2016.
  4. ^ "HDLT Applications". Plasma Research Laboratory. Archived from the original on March 2, 2011. Retrieved July 19, 2016.
  5. ^ Tarantola, Andrew (June 13, 2012). "Australia Is Building a Pee-Powered Ion Thruster". Gizmodo. Retrieved July 19, 2016.
  6. ^ "How long would a trip to Mars take?". Retrieved July 19, 2016.

원천