ЕКА разрабатывает новый двигатель для космических аппаратов

[Kirill2000]

Европейское космическое агентство одобрило концепцию нового космического двигателя, который способен создать большую тягу, нежели современные электроракетные двигатели. Идея двигателя навеяна таким явлением, как северное сияние - свечение в небе в результате солнечной активности. При столкновении солнечного ветра, "плазмы" электролизованного газа, с магнитным полем Земли образуется область, состоящая из двух слоёв плазмы с разными электрическими свойствами. Собственно, соударение ускоренных этой разницей частиц солнечного ветра с атмосферой Земли и является причиной сияния.

Первыми экспериментально двойной слой плазмы получили в 2003 году исследователи из Национального университета Австралии в Канберре Кристина Чарлз и Род Босвел. Они установили, что таким образом можно ускорять частицы и создать новый двигатель для космических аппаратов, что и позволило спроектировать прототип Helicon Double Layer Thruster. Новое исследование ЕКА проводится при сотрудничестве с парижским Ecole Polytechnique в рамках программы академических исследований "Ариадна" с использованием наработок, полученных в Австралии. Было показано, что в тщательно контроллируемых условиях можно сформировать стабильный двойной слой плазмы, состоящий из различных смесей газов. Такое сотрудничество привело к созданию плазменного двигателя, который назван "Электроотрицательный плазменный двигатель" (Electronegative Plasma Thruster).



Лабораторная становка в парижском Ecole Polytechnique


Для создания двойного слоя плазмы использовалась полая труба, обмотанная радиоантенной. В трубу подавался аргон и ионизировался передаваемыми антенной геликоидальными радиоволнами с частотой 13 МГц. Собственно, такой ионизированный аргон и образовывал плазму. На выходе из трубы магнитное поле расходится и расширяет плазму. Она разделяется на две области (внутри трубы и снаружи), а двойной слой плазмы образуется на границе областей. Таким образом, плазма ускоряется до сверхзвуковых скоростей.

Согласно произведённым подсчетам, геликоидальный ускоритель с двойным слоем плазмы будет занимать больше места, чем электроракетный двигатель, однако при больших энергиях он обеспечит большую тягу при том же эффективности топлива.

Следующим шагом ЕКА станет детальное компьютерное моделирование плазмы внутри и снаружи двигателя, сравнение точности полученных результатов с лабораторными, дальнейшее моделирование поведение двигателя в космосе и, вероятно, создание в будущес экспериментального плазменного двигателя, сообщает официальный сайт ЕКА.

http://science.compulenta.ru/243727/

[Agent]

На VASIMR похоже по описанию

[Agent]

А не, там только источник плазмы похож, а ускоряется както хитро
http://www.esa.int/gsp/ACT/propulsion/helicon_double_layer.htm

[KBOB]

Европейское космическое агентство одобрило концепцию нового космического двигателя, который способен создать большую тягу, нежели современные электроракетные двигатели. Идея двигателя навеяна таким явлением, как северное сияние - свечение в небе в результате солнечной активности.

Сколько раз смотрел на Северное сияние идея новой конструкции ракетного двигателя не приходила.

"Электроотрицательный плазменный двигатель" (Electronegative Plasma Thruster).

Тоесть хотят сказать, что ускоряются не положительно заряженные ионы, а отрицательные?

Для создания двойного слоя плазмы использовалась полая труба, обмотанная радиоантенной.

- Штирлиц! А что вы на крыше делаете?
- Антену натягиваю (C).

Следующим шагом ЕКА станет детальное компьютерное моделирование плазмы внутри и снаружи двигателя, сравнение точности полученных результатов с лабораторными, дальнейшее моделирование поведение двигателя в космосе и, вероятно, создание в будущес экспериментального плазменного двигателя, сообщает официальный сайт ЕКА.
http://science.compulenta.ru/243727/

Ну вот "вероятно, создание" опять полная неопределеность.


Австралийцы тоже разрабатывают двигатель такого же типа!
http://prl.anu.edu.au/020research/130SP3/020research/HDLT/background/HDLT
к тому же нескрывают зачем


подробней написано сдесь
http://prl.anu.edu.au/020research/130SP3/020research/HDLT/press/plasma_thruster.pdf

A newly proposed system, magnetoplasma thrusters, uses plasma
creation followed by perpendicular ion heating and adiabatic
expansion to produce thrust (VASIMR at NASA). The ions need to
be heated to some hundreds of eV perpendicular to the magnetic
field and this is quite a challenge. The expansion of the plasma
also provides up to 100 eV of energy from the electric field
generated by the density gradient.
Our system presents a completely new phenomenon of a double
layer in an expanding current free plasma to be used as the basis
of a different genre of space plasma thrusters, the Helicon Double
Layer Thruster (HDLT). We are currently building a prototype which
 will be tested at ESA (European Space Agency) in Europe.

[Shiver]

Еще подробнее (но уже про австралийский)
http://www.phys.uit.no/IPELS05/Talks&posters/Monday/IPELS2005Charles.pdf

Еще одна концепция (advanced concept), которая наряду с VASIMR на 99,9% не найдет своего практического применения на борту КА.

Но чтобы потренировать серые клеточки и заработать немного на жизнь вполне подходит.

[KBOB]

Еще подробнее (но уже про австралийский)
http://www.phys.uit.no/IPELS05/Talks&posters/Monday/IPELS2005Charles.pdf

Еще одна концепция (advanced concept), которая наряду с VASIMR на 99,9% не найдет своего практического применения на борту КА.

Но чтобы потренировать серые клеточки и заработать немного на жизнь вполне подходит.

Это таже концепция, тех же австралийцев, которые уговорили слесарей из ЕКА склепать экспериментальный спутник! Поскольку австралия спутников не запускает.

Слесаря из ЕКА должны ваполнить следующее:
http://www.esa.int/gsp/ACT/propulsion/helicon_double_layer.htm
1. Проверить научные результаты полученные австралийцами используя близкую по параметрам экспериментальную установку.
2. Подтвертить стабильное существавание двойного электрического слоя при варьировании параметров плазмы и геометрических размеров двигателя.
3. Измерить эффективность работы для различных рабочих газов, включая Водород, Аргон и газов с положительным сродствов к электрону SF6.

[KBOB]

А не, там только источник плазмы похож, а ускоряется както хитро
http://www.esa.int/gsp/ACT/propulsion/helicon_double_layer.htm

Нисколько не хитро.
Плазма греется с помощью геликоидальной антены до ~100eV.
Затем расширяется через область ограниченную двойным электрическим слоем.
Фича в том, что схема безэлектродная.

[Rohan]

Кто-нибудь может обьяснить, что сие значит?

http://prl.anu.edu.au/020research/130SP3/020research/HDLT/background/howhdltworks

because there is equal flux of electrons and positive ions from the thruster there is no need for a neutraliser. It is in this sense that the HDLT is a "true" plasma thruster as it ejects equal numbers of both positive ions and negative electrons.

Я никак не могу врубиться, каким образом им удаётся гнать в одном направлении электроны и положительные ионы.

Ещё страничка, о принципах работы:
http://en.wikipedia.org/wiki/Double_layer

[Сопла]

Разгоняютcя иoны (т.к. образуетcя пучок), а электроны просто уносятcя за счёт непрерывного раширения плазмы. Если плазма раширяетcя, то условия можно подобрать такими, что энергии электронов будут наxодитьcя в Больцмановском равновесии по обе стороны барьера и электрический ток через барьер будет равен нулю (установка не заряжаетcя).

Звучит заманчиво, но, мне кажетcя, проблема в том, что разгоняютcя далеко не все иoны из теx что попадают в диффузиoнную камеру и расxод рабочего тела будет больше, чем у конкурирующиx систем. Насколько это серьёзная проблема, из этиx слайдов трудно понять...

[Shin]

Насколько я понял тему, исходный ЕКАшный пресс-релиз лежит здесь:
http://www.esa.int/esaCP/SEM6HSVLWFE_index_0.html

[X]

http://www.membrana.ru/lenta/index.html?5518

[Kirill2000]

http://www.membrana.ru/lenta/index.html?5518

Впечатляющие и заманчивае характеристики!

[X]

http://www.membrana.ru/lenta/index.html?5518

Впечатляющие и заманчивае характеристики!

Скорость истечения 210 км/с <=> 1.5-2 кВт требуемой электрической мощности на 1 гс тяги. Для маршевых задач в обозримом будущем - вещь практически бесполезная.

[X]

Скорость истечения 210 км/с <=> 1.5-2 кВт требуемой электрической мощности на 1 гс тяги. Для маршевых задач в обозримом будущем - вещь практически бесполезная.

то же самое хотел написать
однако с другой стороны Европа не Америка,  они к 2015 году на Луну не собираются и не закрывают перспективные программы ради экономии последнего евроцента. Вопрос лишь в том , есть ли у европейцев ВООБЩЕ какая-нить ядерщина типа Прометея - Жимо ?

[wolf]

Вопрос лишь в том , есть ли у европейцев ВООБЩЕ какая-нить ядерщина типа Прометея - Жимо ?

Откуда? Теоретиков везде хватает, а так они в России технологии и изделия берут. В лучшем случае совместные разработки с основным участием России, типа PPS-1350 для SMART-1.

[Shiver]

http://www.membrana.ru/lenta/index.html?5518

Впечатляющие и заманчивае характеристики!

Скорость истечения 210 км/с <=> 1.5-2 кВт требуемой электрической мощности на 1 гс тяги. Для маршевых задач в обозримом будущем - вещь практически бесполезная.

Верно. Особенно если такие характеристики не являются достигнутыми, а всего лишь посчитаны с помощью теоретических методов, основываясь на предварительных испытаниях и измерениях косвенных параметров.

Пусть сначала впрямую измерят тягу.  А насчитать можно  все что и угодно, включая с = 299 792 458 м/с.