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On pensait que faire passer plus de propulseur dans un propulseur Hall nuirait à son efficacité, mais de nouvelles expériences suggèrent qu'ils pourraient alimenter une mission avec équipage vers Mars

On pensait que les propulseurs Hall, un sort efficace de propulsion électrique largement utilisé en orbite, devaient être gros pour produire beaucoup de poussée. Maintenant, une nouvelle étude de l’Université du Michigan suggère que des propulseurs Corridor furthermore petits peuvent générer beaucoup additionally de poussée, ce qui en fait potentiellement des candidats pour des missions interplanétaires.

“Les gens pensaient auparavant que vous ne pouviez pousser qu’une certaine quantité de courant à travers une zone de propulseur, ce qui se traduit directement par la quantité de pressure ou de poussée que vous pouvez générer par unité de surface area”, a déclaré Benjamin Jorns, professeur agrégé d’ingénierie aérospatiale à l’UM. a dirigé la nouvelle étude sur les propulseurs Corridor qui sera présentée au Forum AIAA SciTech à National Harbor, Maryland, aujourd’hui.

Son équipe a défié cette limite en faisant fonctionner un propulseur Hall de 9 kilowatts jusqu’à 45 kilowatts. Cela a augmenté la quantité de pressure générée par unité de surface area de près d’un facteur 10.

la propulsion électrique est notre meilleur pari pour les voyages interplanétaires – mais la science est à la croisée des chemins. Alors que les propulseurs Hall sont une technologie éprouvée, un notion alternatif, connu sous le nom de propulseur magnétoplasmadynamique, promet de fournir beaucoup additionally de puissance dans des moteurs moreover petits. Cependant, ils n’ont pas encore fait leurs preuves à bien des égards, y compris la durée de vie.

Le propulseur, généralement un gaz scarce comme le xénon, se déplace à travers un canal cylindrique où il est accéléré par un puissant champ électrique. Il génère une poussée vers l’avant lorsqu’il section à l’arrière. Mais avant que le propulseur puisse être accéléré, il doit perdre quelques électrons pour lui donner une charge constructive.

Les électrons accélérés par un champ magnétique pour courir dans un anneau autour de ce canal – décrit comme une “scie à bourdonnement” par Jorns – font tomber les électrons des atomes propulseurs et les transforment en ions chargés positivement. Cependant, les calculs ont suggéré que si un propulseur Corridor essayait de conduire as well as de propulseur à travers le moteur, les électrons sifflant dans un anneau seraient expulsés de la formation, brisant cette fonction de “scie à bourdonnement”.

“C’est comme essayer de mordre in addition que vous ne pouvez mâcher”, a déclaré Jorns. “La scie sauteuse ne peut pas se frayer un chemin à travers autant de matériaux.”

De furthermore, le moteur deviendrait extrêmement chaud. L’équipe de Jorns a mis ces croyances à l’épreuve.

“Nous avons nommé notre propulseur le H9 Muscle parce qu’essentiellement, nous avons pris le propulseur H9 et en avons fait une voiture musclée en le faisant monter à 11 – vraiment jusqu’à cent, si nous allons par une mise à l’échelle précise”, a déclaré Leanne Su, un doctorant en génie aérospatial qui présentera l’étude.

Ils ont résolu le problème de la chaleur en la refroidissant avec de l’eau, ce qui leur a permis de voir à quel point la panne de la scie sauteuse allait être un problème. Il s’avère que ce n’était pas trop compliqué. Fonctionnant avec du xénon, le propulseur conventionnel, le H9 Muscle a fonctionné jusqu’à 37,5 kilowatts, avec une efficacité globale d’environ 49 %, pas loin de l’efficacité de 62 % à sa puissance nominale de 9 kilowatts.

Fonctionnant au krypton, un gaz in addition léger, ils ont maximisé leur alimentation électrique à 45 kilowatts. Avec une efficacité globale de 51%, ils ont atteint leur poussée maximale d’environ 1,8 Newtons, à égalité avec le propulseur Corridor X3 de classe 100 kilowatts beaucoup as well as grand.

“C’est une sorte de résultat fou parce que généralement, le krypton fonctionne bien moins bien que le xénon sur les propulseurs Corridor. “, a déclaré Su.

Les propulseurs Corridor imbriqués comme le X3 – également développés en partie par UM – ont été explorés pour le transport de fret interplanétaire, mais ils sont beaucoup moreover gros et furthermore lourds, ce qui rend difficile le transport d’humains. Désormais, les propulseurs Hall ordinaires sont de retour sur la desk pour les voyages en équipage.

Jorns dit que le problème de refroidissement nécessiterait une alternative digne de l’espace si les propulseurs Hall devaient fonctionner à ces puissances élevées. Pourtant, il est optimiste que les propulseurs individuels pourraient fonctionner à 100 à 200 kilowatts, disposés en réseaux qui fournissent une poussée d’un mégawatt. Cela pourrait permettre aux missions avec équipage d’atteindre Mars même de l’autre côté du soleil, parcourant une distance de 250 millions de miles.

L’équipe espère poursuivre le problème de refroidissement ainsi que les défis liés au développement de propulseurs Corridor et de propulseurs magnétoplasmadynamiques sur Terre, où peu d’installations peuvent tester des propulseurs au niveau de la mission Mars.

La recherche a été financée en partie par le Joint Innovative Propulsion Institute.