우주 탐사의 미래와 관련하여 여러 가지 새로운 기술이 연구되고 있습니다. 이 중 가장 중요한 것은 연료 효율과 동력의 균형을 맞출 수있는 새로운 형태의 추진입니다. 적은 연료를 사용하여 많은 추력을 달성 할 수있는 엔진은 비용 효율적일뿐만 아니라, 우주 비행사를 화성 등의 목적지로 더 짧은 시간 내에 운송 할 수 있습니다.
X3 홀 효과 스러 스터와 같은 엔진이 작동하는 곳입니다. NASA의 Glenn Research Center에서 미 공군 및 미시간 대학교와 함께 개발 한이 추진기는 추진기에서 사용하는 추진기 종류를 확대 한 모델입니다. 새벽 우주선. 최근의 시험에서이 추진기는 홀 효과 추진기에 대한 이전 기록을 산산조각 냈으며, 더 높은 힘과 우수한 추진력을 달성했습니다.
홀 효과 스러 스터는 최근 효율성이 매우 높아 미션 플래너에게 호의를 얻었습니다. 소량의 추진제 (일반적으로 크세논과 같은 불활성 기체)를 전기장을 갖는 충전 된 플라즈마로 전환 한 다음 자기장을 사용하여 매우 빠르게 가속됩니다. 화학 로켓과 비교할 때, 적은 양의 연료를 사용하여 최고 속도를 달성 할 수 있습니다.
그러나 지금까지 주요 과제는 높은 수준의 추력을 달성 할 수있는 홀 효과 스러 스터를 구축하는 것이 었습니다. 연비가 우수하지만, 종래의 이온 엔진은 전형적으로 고체 화학 추진제에 의존하는 로켓에 의해 생성 된 추력의 일부만을 생성한다. 따라서 NASA는 파트너와 함께 스케일 업 모델 X3 스러 스터를 개발해 왔습니다.
항공 우주 공학과 Alec Gallimore 교수와 미시간 대학교 (University of Michigan)의 Robert J. Vlasic 공학부 장이 추진기 개발을 감독했다. 최근 미시간 뉴스에서 발표 한 바와 같이 :
“화성 임무는 이제 막 수평선에 있으며 홀 스러 스터가 우주에서 잘 작동한다는 것을 이미 알고 있습니다. 1 년에 걸쳐 최소한의 에너지와 추진 제로 장비를 운반하거나 속도를 높이기 위해 승무원을 훨씬 빠르게 화성으로 운반 할 수 있도록 최적화 할 수 있습니다.”
최근의 테스트에서 X3는 홀 스러 스터가 설정 한 이전 스러스트 기록을 산산조각 냈으며, 기존의 3.3 뉴턴에 비해 5.4 뉴턴의 힘을 달성했습니다. X3는 또한 작동 전류의 두 배 이상 (250 암페어 대 112 암페어)을 기록했으며 이전 기록 보유자 (102 킬로와트 대 98 킬로와트)보다 약간 높은 전력에서 작동했습니다. 이것은 엔진이 더 빠른 가속을 제공 할 수 있다는 것을 의미하기 때문에 고무적인 소식이었습니다.
이 테스트는 클리블랜드의 NASA Glenn Research Center에서 Scott Hall과 Hani Kamhawi에 의해 수행되었습니다. Hall은 U-M의 항공 우주 공학 박사 과정 학생이지만 Kamhawi는 XA의 개발에 크게 관여 한 NASA Glenn 연구 과학자입니다. 또한 Kamhawi는 NASA 우주 기술 연구 펠로우쉽 (NSTRF)의 일원으로서 Hall의 NASA 멘토이기도합니다.
이 테스트는 현재 홀 효과 디자인을 개선하기 위해 5 년 이상 연구 한 결과입니다. 테스트를 수행하기 위해이 팀은 현재 미국에서 X3 스러 스터를 처리 할 수있는 유일한 챔버 인 NASA Glenn의 진공 챔버에 의존했습니다. 이는 스러 스터에서 발생하는 배기량이 많기 때문에 이온화 크세논이 플라즈마 기둥으로 다시 표류하여 테스트 결과가 왜곡 될 수 있습니다.
NASA Glenn의 설정은 배기 가스를 깨끗하게 유지하는 데 필요한 조건을 만들 수있을만큼 강력한 진공 펌프를 갖춘 유일한 구성입니다. Hall과 Kamhawi는 X3의 227kg (500 파운드) 프레임을 지원하고 기존 스탠드가 작업에 맞지 않았기 때문에 발생하는 힘을 견딜 수 있도록 맞춤형 스러스트 스탠드를 만들어야했습니다. 테스트 창을 확보 한 후, 팀은 스탠드, 스러 스터를 준비하고 필요한 모든 연결을 설정하는 데 4 주를 보냈습니다.
NASA 연구원, 엔지니어 및 기술자는 항상 지원을 제공했습니다. 챔버 내부에서 공간과 같은 진공을 얻기 위해 20 시간 동안 펌핑 한 후, Hall과 Kamhawi는 엔진이 12 시간 연속 발사되는 일련의 테스트를 수행했습니다. 이 팀은 25 일 동안 X3를 기록적인 힘, 전류 및 추력 수준으로 끌어 올렸습니다.
앞으로 팀은 업그레이드 된 진공 챔버를 사용하여 U-M의 Gallimore 실험실에서 더 많은 테스트를 수행 할 계획입니다. 이러한 업그레이드는 2018 년 1 월까지 완료 될 예정이며 팀이 향후 사내 테스트를 수행 할 수있게합니다. 이 업그레이드는 공군 과학 연구 국이 부분적으로 기부 한 백만 달러의 보조금과 제트 추진 연구소 및 U-M의 추가 지원으로 인해 가능해졌습니다.
X3의 전원 공급 장치는 또한 새크라멘토에 기반을 둔 로켓 및 미사일 추진 제조업체 인 Aerojet Rocketdyne이 NASA의 추진 시스템 보조금을 이끌고 개발하고 있습니다. 2018 년 봄까지 엔진은 이러한 전력 시스템과 통합 될 것으로 예상됩니다. 이 시점에서 글렌 연구소 (Glenn Research Center)에서 다시 한 번 실시되는 일련의 100 시간 시험.
X3는 NASA가 미래의 승무원 임무를 위해 화성에 대해 조사하고있는 3 가지 프로토 타입 중 하나이며,이 모두는 이동 시간을 줄이고 필요한 연료량을 줄이기 위해 마련되었습니다. 이러한 임무를보다 비용 효율적으로 만드는 것 외에도 운송 시간 단축은 우주 비행사가 지구와 화성 사이를 여행 할 때 노출되는 방사선의 양을 줄이기위한 것입니다.
이 프로젝트는 추진 시스템뿐만 아니라 서식지 시스템 및 공간 내 제조를 지원하는 NASA의 Next-STEP (Next Space Technologies for Exploration Partnership)을 통해 자금을 지원받습니다.
