أجرى باحث في جامعة توهوكو تحسينات كبيرة على محرك بلازما عديم الإلكترود عالي الطاقة ، مما يجعلنا أقرب إلى استكشاف أعمق للفضاء.
تم تشغيل محرك البلازما بالفوهة المغناطيسية RF في غرفة تفريغ Mega hpt في جامعة توهوكو. الائتمان: كازونوري تاكاهاشي
هذه التطورات في تكنولوجيا الدفع الكهربائي لديها القدرة على إحداث ثورة في صناعة الفضاء بنفس الطريقة التي أحدثت بها الابتكارات في النقل الأرضي ، مثل السيارات والقطارات والطائرات ، تحولاً في الصناعات الخاصة بها.
الدفع الكهربائي هو تقنية تستخدم المجالات الكهرومغناطيسية لتسريع دافع وتوليد قوة دفع تدفع مركبة فضائية. كانت وكالات الفضاء رائدة في تكنولوجيا الدفع الكهربائي كمستقبل لاستكشاف الفضاء.
بالفعل ، تم الانتهاء بنجاح من العديد من المهام الفضائية باستخدام أجهزة الدفع الكهربائية ، مثل الدافعات الأيونية الشبكية ودوافع هول. يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة دفع عندما يتأين الوقود الدافع ، أي البلازما ، ويتم تسريعها بواسطة المجالات الكهرومغناطيسية. ومع ذلك ، فإن الأقطاب الكهربائية اللازمة لهذه الأجهزة تحد من عمرها ، حيث تتعرض للبلازما وتتلفها ، خاصة عند مستوى الطاقة العالية.
للتحايل على هذا ، لجأ العلماء إلى دافعات بلازما عديمة الإلكترود. تسخر إحدى هذه التقنيات التردد اللاسلكي (rf) لتوليد البلازما. يرسل الهوائي موجات راديو إلى حجرة أسطوانية لتكوين البلازما ، حيث تقوم الفوهة المغناطيسية بقنوات وتسريع البلازما لتوليد الدفع. توفر دافعات البلازما MN rf ، أو الدفاعات الهليكونية كما تُعرف أحيانًا ، البساطة ، والمرونة التشغيلية ، ونسبة الدفع إلى القدرة العالية المحتملة.
لكن تطوير دافعات البلازما MN rf قد أعيق بسبب كفاءة تحويل طاقة rf إلى دفع الطاقة. أنتجت التجارب المبكرة معدلات تحويل من رقم واحد ، لكن الدراسات الحديثة وصلت إلى نتيجة متواضعة بنسبة 20٪.
في دراسة حديثة ، حقق البروفيسور كازونوري تاكاهاشي ، من قسم الهندسة الكهربائية بجامعة توهوكو ، كفاءة تحويل بنسبة 30٪.
في حين أن أجهزة الدفع الكهربائية الناضجة غالبًا ما تستخدم غاز الزينون ، وهو مكلف ويصعب توفيره بكميات كافية ، فقد تم الحصول على الكفاءة الحالية بنسبة 30 ٪ باستخدام دافع الأرجون. يشير هذا إلى أن دافع البلازما MN rf من شأنه أن يقلل التكلفة وحمل الموارد من الأرض.
قال تاكاهاشي: "إن تطبيق مجال مغناطيسي من نوع الحافة يثبط فقدان الطاقة الذي يحدث عمومًا لجدار مصدر البلازما". "هذا الاختراق يفتح الباب أمام التقدم في تكنولوجيا النقل الفضائي عالية الطاقة."
المرجع: "كفاءة التحويل ثلاثون بالمائة من طاقة الترددات الراديوية لدفع الطاقة في فوهة دفع بلازما مغناطيسية" بقلم كازونوري تاكاهاشي ، 10 نوفمبر 2022 ، تقارير علمية.
DOI: 10.1038/s41598-022-22789-7
المصدر خطوة واحدة أقرب إلى استكشافات أعمق في الفضاء - أداء محسن لدفاعات البلازما
