Bildnachweis: NASA
Die NASA hat einen neuen Hochleistungs-Ionenmotor getestet, der zukünftigen Raumfahrzeugen deutlich mehr Schub verleihen könnte, um das Sonnensystem zu erkunden. Ein Motor wie dieser wird wahrscheinlich die JIMO-Sonde antreiben und es ihr ermöglichen, in die Umlaufbahn um mehrere Jupitermonde hinein und aus dieser heraus zu gelangen und diese detailliert abzubilden.
Das NASA-Projekt Prometheus erreichte kürzlich einen wichtigen Meilenstein mit dem ersten erfolgreichen Test eines Motors, der zu revolutionären Antriebsfähigkeiten für Weltraumerkundungsmissionen im gesamten Sonnensystem und darüber hinaus führen könnte.
Der Test umfasste einen HiPEP-Ionenmotor (High Power Electric Propulsion). Die Veranstaltung war die erste in einer Reihe von Leistungstests, die neue Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsschübe demonstrierten, die für den Einsatz in Anwendungen mit nuklearem elektrischem Antrieb (NEP) erforderlich sind.
"Der erste Test verlief sehr gut", sagte Dr. John Foster, der Hauptforscher des HiPEP-Ionenmotors am Glenn Research Center (GRC) der NASA in Cleveland. „Der Test umfasste das größte jemals gebaute Mikrowellen-Ionenstrahlruder. Die Verwendung von Mikrowellen zur Ionisierung würde es Triebwerken mit sehr langer Lebensdauer ermöglichen, das Universum zu untersuchen “, sagte er.
Der Test wurde in einer Vakuumkammer bei GRC durchgeführt. Der HiPEP-Ionenmotor wurde mit einer Leistung von bis zu 12 Kilowatt und einem äquivalenten Bereich von Abgasgeschwindigkeiten von 60.000 bis 80.000 Metern pro Sekunde betrieben. Das Triebwerk ist für eine Lebensdauer von sieben bis zehn Jahren bei hohen Kraftstoffeffizienzen von mehr als 6.000 Sekunden ausgelegt. ein Maß dafür, wie viel Schub pro Pfund Kraftstoff erzeugt wird. Dies ist ein Kontrast zu den Space Shuttle-Haupttriebwerken, die einen spezifischen Impuls von 460 Sekunden haben.
Das HiPEP-Triebwerk ionisiert Xenongas mit Mikrowellen. Am Heck des Motors befindet sich ein Paar rechteckiger Metallgitter, die mit 6.000 Volt elektrischem Potential aufgeladen sind. Die Kraft dieses elektrischen Feldes übt einen starken elektrostatischen Zug auf die Xenonionen aus, beschleunigt sie und erzeugt den Schub, der das Raumschiff antreibt. Die rechteckige Form, eine Abkehr von den zuvor verwendeten zylindrischen Ionentriebwerken, wurde entwickelt, um eine Steigerung der Motorleistung und -leistung durch Dehnen des Motors zu ermöglichen. Die Verwendung von Mikrowellen sollte im Vergleich zu den neuesten Technologien eine viel längere Lebensdauer und Ionenproduktionsfähigkeit bieten.
Diese neue Klasse von NEP-Triebwerken bietet erhebliche Leistungsvorteile gegenüber dem 1999 auf Deep Space 1 geflogenen Ionenmotor. Zu den allgemeinen Verbesserungen gehört eine Leistung von bis zu einem Faktor von 10 oder mehr. ein Faktor von zwei bis drei in der Kraftstoffeffizienz; ein Faktor von vier bis fünf in der Netzspannung; ein Faktor von fünf bis acht in der Lebensdauer des Triebwerks; und eine 30-prozentige Verbesserung der Gesamteffizienz des Triebwerks. Die GRC-Ingenieure werden dieses spezielle Triebwerksmodell weiter testen und entwickeln, was in Leistungstests bei einer vollen Leistung von 25 Kilowatt gipfelt.
"Dieser Test stellt einen großen Sprung dar, um das Potenzial fortschrittlicher Ionentechnologien zu demonstrieren, die Flaggschiff-Weltraumerkundungsmissionen im gesamten Sonnensystem und darüber hinaus vorantreiben könnten", sagte Alan Newhouse, Direktor des Projekts Prometheus. "Wir loben die Arbeit von Glenn und den anderen NASA-Zentren, die dieses ehrgeizige Programm unterstützen."
HiPEP ist eine von mehreren möglichen Antriebstechnologien, die vom Projekt Prometheus für den möglichen Einsatz auf der ersten vorgeschlagenen Flugmission, dem Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO), untersucht werden. Angetrieben von einem kleinen Kernreaktor würden elektrische Triebwerke das JIMO-Raumschiff antreiben, da es Nahbeobachtungen der drei eisigen Monde des Jupiter, Ganymed, Callisto und Europa, durchführt. Die drei Monde könnten Wasser enthalten, und wo Wasser ist, besteht die Möglichkeit des Lebens.
Die Entwicklung des HiPEP-Ionenmotors wird von einem Team von Ingenieuren von GRC durchgeführt. Aerojet, Redmond, Wash.; Boeing Electron Dynamic Devices, Torrance, CA; Ohio Aerospace Institute, Cleveland; Universität von Michigan, Ann Arbor, Mich.; Colorado State University, Fort Collins, Colorado; und der Universität von Wisconsin, Madison, Wis.
Ein Foto in Druckqualität der HiPEP-Ionen-Engine finden Sie unter:
http://www.grc.nasa.gov/WWW/PAO/pressrel/2003/03-079addm.html
Informationen zur NASA im Internet finden Sie unter:
http://www.nasa.gov
Weitere Informationen zum Glenn Research Center der NASA finden Sie unter:
http://www.grc.nasa.gov
Weitere Informationen zu Project Prometheus im Internet finden Sie unter:
http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm
Informationen zu JIMO finden Sie im Internet unter:
http://spacescience.nasa.gov/missions/JIMO.pdf
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
