Uusi läpimurto sähköisessä avaruusalusten propulsiossa: Superkoneet ratkaisevat ionimoottoreiden ongelmia
|
27.01.2025
|
|
Sähköisellä propulsiolla toimivat avaruusalukset saattavat pian saada parannetun suojan omalta pakokaasultaan, kiitos uuden supertietokoneilla tehdyn simulaatiotutkimuksen. Tämä kehitysaskel lupaa entistä turvallisempia ja tehokkaampia sähköisen propulsioteknologian ratkaisuja tulevaisuuden avaruuslentoja varten.
Sähköinen propulsio: tehokas ja taloudellinen ratkaisu
Sähköinen propulsio tarjoaa merkittävän edistyksen perinteisiin kemiallisiin raketteihin verrattuna. Ionimoottorit käyttävät sähkövirtaa ionisoidakseen kaasuatomeja, kuten ksenonia tai kryptonia, ja kiihdyttävät ne Hall-efektin avulla. Tuloksena on sininen ioniplasma, joka suihkuaa ulos yli 60 000 kilometrin tuntinopeudella.
Tämä teknologia, jota kutsutaan myös aurinkosähköiseksi propulsioksi, vaatii vähemmän polttoainetta ja mahdollistaa alhaisemmat laukaisukustannukset. Ionimoottoreita on käytetty useissa merkittävissä avaruusmissioissa, kuten NASA:n Deep Space 1 -prototyypissä, Euroopan avaruusjärjestön SMART-1 -missiossa sekä NASA:n Dawn ja Psyche -asteroidivyöhykkeen tutkimuksissa. Tulevaisuudessa niitä suunnitellaan myös käytettäväksi NASA:n Lunar Gateway -avaruusasemalla.
Teknologian haasteet: Takaisinsuuntautuvat elektronit
Vaikka sähköinen propulsio on mullistanut avaruustutkimuksen, se ei ole ongelmaton. Yksi keskeisimmistä haasteista on ionisuihkun aiheuttama takaisinsuuntautuvien elektronien vaurioittava vaikutus. Näitä elektroneja voi ajautua takaisinpäin, jolloin ne osuvat aluksen aurinkopaneeleihin, antenneihin tai muihin herkkiin osiin ja voivat heikentää aluksen toimintakykyä pitkien avaruuslentojen aikana.
Uutta tietoa supertietokonesimulaatioilla
Chen Cui Virginian yliopistosta ja Joseph Wang Etelä-Kalifornian yliopistosta ovat käyttäneet supertietokoneita simuloidakseen ionimoottorin pakokaasun termodynaamista käyttäytymistä. Simulaatiot auttoivat ymmärtämään, kuinka elektronien lämpötila ja nopeus vaikuttavat niiden liikkeeseen ja pakokaasusuihkun dynamiikkaan.
"Tämä tutkimus on keskeistä, sillä elektronien liikkeellä ja energialla on suuri merkitys ionisuihkun kokonaisdynamiikan kannalta", Cui kommentoi.
Simulaatioiden tulokset voivat auttaa kehittämään teknologioita, jotka suojaavat avaruusaluksia näiltä haitallisilta elektroneilta. Tämä mahdollistaisi sähköisen propulsioteknologian turvallisemman ja pitkäkestoisemman käytön tulevaisuudessa, erityisesti pitkissä avaruuslennoissa.
Kohti turvallisempia avaruuslentoja
Ionimoottorit ovat tulevaisuuden avaruusmatkailun ytimessä, ja tämän tutkimuksen ansiosta niiden käyttöä voidaan tehostaa ja optimoida. Näiden haasteiden ratkaiseminen on keskeistä, kun ihmiskunta jatkaa syvemmälle avaruuteen suuntautuvia tutkimuksiaan.
Lähteet:
- Keith Cooper, [Space.com](https://www.space.com/space-exploration/tech/electric-spacecraft-propulsion-may-soon-take-a-leap-thanks-to-new-supercomputer)
|
:
">Contact Us.
|
Tagit
nasa n (3),
inen propulsio (3),
space com (2),
isen propulsioteknologian (2),
ytt (4),
propulsio (3),
inen (3),
elektronien (3),
NASA (3),
yliopistosta (2),
voivat (2),
turvallisempia (2),
tulevaisuuden (2),
tai (2),
|
|
