طراحی رانشگری جدید با بازده بالا برای ماموریتهای فضایی آینده+فیلم
رانشگرهای یونی ساخته شده بر اساس اثر هال (Hall effect thrusters) در برخی از ماهوارههای فعال در مدار استفاده شدهاند و ظرفیت قرارگیری در ماموریتهای فضایی رباتیک طولانی همچون ماموریت مریخ را نیز از خود نشان دادهاند. سوخت مورد استفاده در رانشگرهای اثر هال غالبا گاز زنون است. این گاز در یک میدان الکتریکی شتاب گرفته و جدا شدن الکترونهای آن باعث تولید یک جریان پلاسما میشود که در هنگام خروج از رانشگر میتواند تا بیش از 100 هزار کیلومتر بر ساعت سرعت داشته باشد. البته باید توجه داشت زمان فعالیت رانشگر اثر هال و دیگر رانشگرهای الکتریکی کمتر از 1 ثانیه است. این رانشگرها در هر مرتبه فعالیت خود یک پالس نیرویی ایجاد میکنند که برای حفظ موقعیت یا تصحیح مسیر کاربرد دارد.
مقاطع سیلندری نسبت به مقاطع مکعبی، نسبت سطح به حجم کمتری دارند؛ بنابراین انتخاب این مقاطع در هنگام طراحی یک رانشگر یا به طور کلی هر سامانهی پیشرانشی دیگر مثل موتور خودرو یا هواپیما باعث کاهش خوردگی و افزایش طول عمر میگردد. با توجه به این موضوع، محققان موسسهی تحقیقاتی چینی هاربین (Harbin Institute of Technology) نوعی رانشگر اثر هال با مقطع سیلندری (CHT) طراحی کردهاند که میتواند سرعت جریان خروجی از این رانشگر را از مقدار فعلی نیز بیشتر کند. نتایج این طراحی در یکی از مجلات معتبر بینالمللی منتشر شده است.
رانشگرهای CHT برای عملیاتهای طولانیمدت استفاده میشوند و محققان موسسهی هاربین توانستند با اعمال تغییراتی در جریان پلاسمای تشکیل شده در این رانشگرها، عملکرد آنها را بهبود ببخشند. لیکیو وی (Liqiu Wei) یکی از نویسندگان این مقاله در این مورد میگوید: «تغییر روش تزریق سوخت و شکل هندسی رانشگر از بهترین روشها برای بهبود عملکرد آن است.»
رانشگرهای اثر هال از سال 1971 که برای نخستین بار توسط شوروی روی یک ماهواره نصب شدند تا کنون در بیش از 240 ماموریت فضایی استفاده شده و در 100 درصد آنها عملکرد موفقی داشتهاند. این رانشگرها در حال حاضر غالبا در ماهوارههای مدار GEO استفاده میشوند؛ البته در سال 2003 برای اولین یک رانشگر هال در جریان ماموریت SMART-1 سازمان فضایی اروپا (ESA) به دور ماه فرستاده شد و خارج از مدار GEO فعالیت کرد. در واقع شاید جرقههای استفاده از این رانشگر در ماموریتهای بین سیارهای نظیر ماموریت مریخ از همین زمان به وجود آمده باشد.
در ویدیو زیر میتوانید آزمایش یک رانشگر هال را مشاهده کنید: