우주를 비행하려면 추진 시스템이 필요합니다. Helicon Double Layer Thruster라는 새로운 스러스트 기술은 연료로 훨씬 더 효율적일 수 있습니다. 캔버라에있는 호주 국립 대학교의 크리스틴 찰스 박사가 발명가입니다.
인터뷰 듣기 : 플라즈마 스러 스터 프로토 타입 (5.5 MB)
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프레이저 : 발명 한 스러스트 기술에 대한 배경 지식을 제공해 주시겠습니까?
Christine Charles 박사 : 좋습니다.이 추진기는 HDLT라고하며, Helicon Double Layer Thruster를 의미하며 우주 여행에 적용되는 새로운 유형의 플라즈마 추진기입니다. 그리고 배경은 플라즈마 기술, 우주 플라즈마, 표면 처리를위한 플라즈마 처리 및 기타 다양한 응용 분야에 대한 전문 지식입니다.
프레이저 : 요즘 우주 탐사에서 가장 좋아하는 엔진은 이온 엔진으로, 연료 효율이 좋은 엔진으로서 성능이 뛰어납니다. 작업중인 엔진이 이온 엔진과 어떤 관련이 있습니까? 사람들에게 컨텍스트를 줄 수 있습니까?
찰스 박사 : 그렇습니다. 몇 가지 공통된 측면과 매우 다른 측면이 있습니다. 그래서, 처음에는 이온 엔진이 과거에 성공적으로 개발되었습니다 – 나는 모릅니다 – 50 년 정도. 지금은 꽤 잘 발달되어 있습니다. 그러나 HD 스러 스터에는 몇 가지 흥미로운 장점이 있습니다. 첫째, 전극을 사용하지 않습니다. 이온 엔진에는 이온을 가속화하기위한 일련의 그리드가 있습니다. 스러 스터에는 전극이 없으며, 더블 레이어라고하는 새로운 유형의 가속 메커니즘이 있습니다. 이것이 우리가 HDLT : Helicon Double Layer Thruster라고 부르는 이유입니다. 전극이 없으므로 전극 침식이 없기 때문에 수명이 길다는 의미입니다. 두 번째로 중요한 측면은 이온 엔진과 같은 장치를 보면 이온을 방출한다는 것입니다. 따라서 이러한 이온을 중화하려면 외부 전자 공급원이 있어야하며, 일반적으로 스러 스터 측면에 중공 음극 장치라고하는 두 번째 장치가 있어야합니다. 실제로 이온 엔진에는 두 개의 장치가 있습니다. 그리고 종종 이러한 중공 음극 장치가 고장 날까봐 두려운 때문에 두 장치를 사용하여 수명을 늘립니다. 그러나 HDLT에서는 실제로 초음파 자체를 포함하는 플라즈마를 방출합니다. 스러 스터를 빠져 나가는 주요 추력 소스 인 초음속 이온 빔이 있지만 빔을 중화하기에 충분한 전자를 방출하는 플라즈마도 있습니다. 따라서이 외부 장치 (중화기)가 필요하지 않습니다. 안전하고 단순하며 움직이는 부품이 없기 때문에 매우 좋습니다. 따라서 HDLT는 우주 여행에 매우 매력적입니다. 긴 수명. 또 다른 장점은 헬리 콘 플라즈마라는 두 번째 개념을 사용하기 때문에 플라즈마의 하전 입자로 전기를 전달하는 매우 효율적인 방법입니다. 이것은 우리가 많은 이온으로 고밀도 플라즈마를 얻을 수 있고 전력을 확장 할 수 있음을 의미합니다. 따라서 최대 100 킬로와트까지 올라갈 수 있습니다. 첫 번째 프로토 타입이 1 킬로와트에 불과했기 때문에 아직 프로토 타입에서 수행되지 않았습니다. 그러나 다른 실험에 따르면 플라즈마 유형을 사용하면 실제로 전력을 확장 할 수 있으며 이온 엔진을 사용하여이를 수행 할 수 있습니다. 기본적으로 중요한 것은 몇 킬로와트를 초과하면 스러 스터.
HDLT의 초기 단계라고 말하지만, 주요 장점은 수명, 단순성, 확장 성 및 안전성이 증가한다는 것입니다. 또한 연료 효율도 아주 뛰어나서 아주 좋습니다.
프레이저 : 성능 측면에서, 이온 엔진은 한 장의 무게의 추력을 낼 수 있지만, 몇 년 동안 그것을 수행하고 추력을 쌓을 수 있습니다. 당신은 더 많은 추력을 내놓을 수 있다고 말하는가?
찰스 박사 : 현재 이온 엔진은 현재 킬로와트의 추력면에서 최고입니다. HDLT 프로토 타입은 개념 일 뿐이며 1 킬로와트 미만에서는 추력에 맞지 않습니다. 이온 엔진의 예를 들어 보면 일반적으로 1 킬로와트에 100 밀리 뉴턴이 있습니다. 현재로서는 3-5 배 정도 줄어드는 것이지만 20 년의 개발 경험이 없다는 것을 알아야합니다. 초창기에 기술을 확실히 향상시킬 수 있습니다.
프레이저 : 이제 유럽 우주국은 기술을 집어 들고 사내 테스트를 진행하고 있습니다. 그리고 그것들은 어떻습니까?
찰스 박사 : 좋아, 몇 가지 프로젝트가있었습니다. 첫 번째는 호주에서 자금 지원 기관의 보조금을 받았으며 2004-2005 년에 이루어졌습니다. 그리고 지난 4 월 ESA로 가져와 한 달 동안 테스트 한 최초의 HDLT 프로토 타입을 설계하고 제작했습니다. 자금 지원이 제한되어있어 한 달 이상 테스트 할 수 없었습니다. 그리고 이것은 스러 스터의 모든 측면이 완벽하게 작동했음을 보여줍니다. 그러나 우리는 할 수있는 모든 힘을 테스트했으며 가스 압력 등이 다릅니다. 추력을 측정하는 데 필요한 진단 기능이 없었기 때문에 실제 추력이 무엇인지 알지 못했습니다. 우리가 가지고있는 추력은 호주의 이온 빔에서 측정 할 수있는 것입니다. 여전히해야합니다. 그리고이 새로운 이중층 개념을 기반으로 사람들에게 확신을주었습니다. 그리고 ESA는 그것이 정말로 흥미 롭다고 생각했기 때문에 이중층 효과를 검증하기 위해 독립적 인 연구를하기로 결정했습니다. 그것은 스러 스터의 기본 개념입니다. 가속 메커니즘. 이제 우리는 이것이 무엇인지 정말로 알아야합니다.
더블 레이어 란? 당신은 상상할 수 있습니다, 그것은 강과 같고 갑자기 강바닥이 떨어져 폭포가 만들어집니다. 그런 다음이 폭포 아래로 떨어지는 이온이 가속되어 큰 배기 속도로 로켓에 연결됩니다. 따라서 이중층은 플라즈마에서 잠재적 인 강하입니다. 흥미로운 점은 HDLT에는 전극이 없다는 것입니다. 플라즈마는 단지 자기 병 또는 노즐 인 특정 자기장을 사용함으로써 이것을하기로 결정합니다. 그리고 그게 전부입니다. 마치 물을 펌핑하지 않고 폭포를 갖는 것과 같습니다. 이것이 기본 개념입니다.
따라서 ESA는 이중 계층의 개념을 검증하기 위해이 독립적 인 연구를 수행했습니다. 최신 보도 자료를 보셨습니까?
프레이저 : 그렇습니다.
찰스 박사 : 호주에서이 최신 연구가있었습니다. 우리는 첫 번째 프로토 타입을 가지고 있으며 몇 가지 측면을 보여주었습니다. 그러나 추력은 아직 우주 시뮬레이션 챔버에서 측정되지 않았습니다. 또한 ESA는이 더블 레이어 개념 인 스러 스터의 개념을 검증했습니다. 바로 지금 우리가있는 곳입니다.
프레이저 : 그렇다면 HDLT 스러 스터가 어떤 종류의 미션에 더 좋을 것이라고 생각하십니까?
찰스 박사 : 천천히, 그러나 오랫동안 가야하는 것은 정말로 장기적인 임무를위한 것이어야합니다. 또한 안전 측면도 훌륭합니다. 유인 우주 비행에 사용될 가능성이 있습니다. 우주 우주 임무 나 화성에가는 것입니다.
프레이저 : 알겠습니다. 여기서 가장 큰 장점 중 하나는 움직이는 부품이 거의 없다는 것입니다.
찰스 박사 : 그리고 그것은 힘으로 확장 될 수 있으며, 이것은 또한 중요합니다. NASA는 인간을 화성으로 보내는 데 필요한 유형의 전력을 시뮬레이션했으며 메가 와트 범위에 있습니다. 따라서 힘이 있어야합니다. 스러 스터도 확장 할 수 있어야합니다. 그들은 일을하기 위해 큰 힘으로 작동 할 수 있어야합니다. NASA가 한 일은 적절한 플라즈마 스러 스터 또는 플라즈마 로켓을 사용할 수 있다면 플라즈마 기술을 사용하면 측지 궤도를 사용할 수 있기 때문에 화성으로 갈 시간을 줄일 수 있다는 것입니다. 화학 추진을 사용하면 탄도 궤적과 비슷합니다. 예를 들어 화성으로 이동하는 시간을 줄일 수 있습니다.
프레이저 : 연구를위한 다음 단계는 무엇입니까?
찰스 박사 : 글쎄, 우리는 여러 가지 일을 병행하고 있습니다. 우리는 이중층 자체에 대해 매우 강력하게 노력하고 있습니다. 왜냐하면 이것은 오로라 나 태양풍 가속 등에 대한 다른 모든 종류의 응용을 가진 아주 좋은 물리학이기 때문입니다. 또한 여기에는 새로운 공간 시뮬레이션 챔버가 있습니다. 호주 국립 대학교. 그리고 우리는 ESA에서 나온 프로토 타입을 우주 시뮬레이션 챔버에 장착했습니다. 그리고 아마도 2006 년 1 월부터 추력 균형과 다른 방법을 측정하기 시작할 것입니다. 그리고 다른 소식이 있을지도 모르겠습니다. 어떻게 진행되는지 보겠습니다. 이 주제에 많은 노력을 기울일 것입니다. 많은 사람들이 결과에 관심을 가지고 있기 때문에 매우 매력적입니다.
ANU의 HDLT 추진기 정보
