1396/12/16

رانشگر ماهواره‌ای که از هوا به عنوان سوخت استفاده می‌کند

تیمی از محققان سازمان فضایی اروپا (ESA) یک رانشگر الکتریکی توسعه داده‌اند که مولکول‌های هوا را در لایه فوقانی اتمسفر جمع کرده و پس از باردار کردن آن‌ها، با شتابدهی به این ذرات نیروی پیشران تولید می‌کند. این نوع رانشگر می‌تواند موجب ظهور کلاس جدیدی از ماهواره‌ها شود که برای مدتی طولانی قادر به فعالیت...
رانشگر ماهواره‌ای که از هوا به عنوان سوخت استفاده می‌کند

تیمی از محققان سازمان فضایی اروپا (ESA) یک رانشگر الکتریکی توسعه داده‌اند که مولکول‌های هوا را در لایه فوقانی اتمسفر جمع کرده و پس از باردار کردن آن‌ها، با شتابدهی به این ذرات نیروی پیشران تولید می‌کند. این نوع رانشگر می‌تواند موجب ظهور کلاس جدیدی از ماهواره‌ها شود که برای مدتی طولانی قادر به فعالیت در مدار باشند.

در حال حاضر یکی از عوامل محدودیت طول مدت ماموریت‌های ماهواره‌ای، سوخت رانشگر می‌باشد؛ تاکنون ناسا، سازمان فضایی چین و یک شرکت دیگر در سوخت‌رسانی به ماهواره‌ها موفق بوده‌اند اما قطعا استفاده از رانشگری که نیاز به مخزن سوخت نداشته باشد راه حل بهتری است.

طراحی این موتور براساس چیزی است که به عنوان یک موتور دالانی شناخته می‌شود و از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی برای یونیزه کردن گازها (معمولا گاز زنون) قبل از خارج کردن این یون‌ها از پشت برای تولید رانش استفاده می‌کند. این سیستم بسیار پاک‌تر، ایمن‌تر، کم مصرف‌تر و مقرون به صرفه‌تر از موشک‌های سنتی است، اما رانش و شتاب تولید شده خیلی قدرتمند نیست. نقطه قوت این سیستم کارایی آن در بلند مدت و مصرف آهسته سوخت است.

در رانشگر الکتریکی جدید که توسط شرکت سیتایل (Sitael) برای آزمایش توسعه یافته، از سوپاپ یا قطعات پیچیده‌ای استفاده نشده؛ ضمن اینکه طبق گفته تیم توسعه‌دهنده این رانشگر می‌تواند در جو سیاره‌های دیگر همچون مریخ مورد استفاده قرار گیرد و پتانسیل‌های جدیدی را در اکتشاف سیاره‌های دوردست ایجاد کند.

ماهواره آژانس فضایی اروپا و جست وجوگر(GOCE) بیش از چهار سال با یک پیشران الکتریکی در حال پرواز بود تا آن که ذخایر سوخت آن در اکتبر ۲۰۱۳ تمام شد. این تاریخ انقضا، موضوع اصلی بود که گروه می‌خواست با طراحی جدید آن را برطرف کند. اکنون به جای این که این موتورها یک منبع سوخت محدود را حمل کنند، موتور جدید، سوخت خود را از هوای اطراف خود می‌گیرد.
هنگامی که هوا وارد این موتور می‌شود، مولکول‌های هوا فشرده می‌شوند تا زمانی که گرم شده و تبدیل به پلاسمای یونیزه شود. سپس به آن‌ها یک بار الکتریکی برای سرعت بخشیدن و خروج از موتور برای تولید رانش داده می‌شود.
لوئیس والپوت، یکی از پژوهشگران ESA، در این پروژه می‌گوید:«این پروژه با طراحی بدیعی شروع شد تا مولکول‌های هوا را به عنوان سوخت از بالاترین نقطه جو زمین در حدود ۲۰۰ کیلومتری و با سرعت معمول ۷.۸ کیلومتر بر ثانیه استفاده کند».
این نوع موتور هوازی می‌تواند ماهواره‌ها را برای مدت طولانی فعال نگه دارد، اما این تنها مزیت آن نیست، بلکه به دلیل بی‌نیازی از حمل سوخت‌هایی نظیر گاز زنون موجب می‌شود وزن ماهواره کاسته شود.

رانشگر ماهواره‌ای که از هوا به عنوان سوخت استفاده می‌کند

پس از شبیه‌سازی کامپیوتری گسترده، گروه محققان نمونه اولیه را ساخته و آن را در یک محفظه خلاء آزمایش کرد که شرایط و محیط ارتفاع ۲۰۰ کیلومتری را شبیه‌سازی می‌کرد. مولکول‌های ورودی به وسیله مولد جریان ذرات به سمت دستگاه حرکت می‌کردند.
اولین آزمایش از سوخت زنون به صورت ضمنی استفاده کرد تا مطمئن شود که موتور می‌تواند به طور مستمر روشن بماند. پس از آن، گروه مقداری از زنون را با یک مخلوط نیتروژن-اکسیژن هوا جایگزین کرد.
والپوت می‌گوید:«هنگامی که رنگ آبی حاصل از سوختن زنون تبدیل به رنگ بنفش شد، فهمیدیم که موفق شده‌ایم. در نهایت، سیستم به طور مکرر تنها با هوا کار کرد تا این مفهوم را اثبات کند».
محققان می‌گویند که طراحی جدید می‌تواند ماهواره‌ها را برای مدت زمان طولانی در مدارهای بسیار نزدیک به زمین فعال نگه دارد و در نهایت می‌تواند در جو سیارات دیگر مانند مریخ کار کند.
والپوت افزود:«این نتیجه به این معنی است که نیروی الکتریکی هوازی دیگر صرفا یک نظریه نیست، بلکه یک مفهوم ملموس و کارآمد است که آماده توسعه است تا یک روز به عنوان پایه جدید ماموریت‌ها استفاده شود».

رانشگر ماهواره‌ای که از هوا به عنوان سوخت استفاده می‌کند

منبع: engadget

فناوری‌های نوین | کاوش‌های فضایی |

نظر شما
اخبار مرتبط

سامانه پیشرانشی بدون سوخت برای ماهواره‌ها!

1396/11/09
یکی از مهم‌ترین عواملی که طول عمر ماهواره‌ها را محدود می‌کند، میزان سوختی است که می‌توانند برای تصحیح موقعیت مداری با خود حمل کنند. اکنون گروهی از دانشمندان اسپانیایی، ایده‌ای برای ساخت...

ممنوعیت استفاده از سوخت سمی می‌تواند میلیاردها دلار برای اروپا هزینه داشته باشد

1396/11/26
شنیده‌ها حکایت از آن دارد که اتحادیه اروپا (European Union) ممکن است استفاده از سوخت‌های سمی همچون هیدرازین را برای ماهواره‌ها از سال 2021 به بعد ممنوع کند و این موضوع می‌تواند در کوتاه...

پربازدیدکننده ترین خبر

قدمی دیگر برای منظومه ماهواره‌ای نظامی آمریکا

ماهواره‌ مخابراتی نیروی هوایی ایالات متحده (USAF) توسط اتحادیه پرتاب‌ (ULA) به فضا پرتاب شد. این پرتاب روز شنبه ۱۶ مارس ( ۲۵ اسفند) ساعت ۲:۲۶ بامداد به وقت تهران در پایگاه فضایی کیپ‌کاناورال انجام شد. ماهواره‌بر این پرتاب دلتا-۴ (Delta-IV) بود که متعلق به اتحادیه پرتاب ماهواره‌ای آمریکا است. در سال ۲۰۰۱ مزایده‌ای برای ساخت ماهواره‌های یک منظومه ماهواره‌ای مخابراتی به منظور تامین ارتباطات نیرو‌های استراتژیک نیروی هوایی آمریکا از جمله پهپاد‌ها در سراسر جهان با شبکه اطلاعات دفاعی ارتش آمریکا (DISN) برگزار شد که طی آن شرکت بوئینگ برنده شد و قرار شد بوئینگ ۱۰ ماهواره‌ برای این منظومه که ست‌کام (Wideband Global Satcom) نام‌گذاری شده بود بسازد. بودجه ساخت پنج ماهواره اول این منظومه ۱.۴ میلیارد دلار اعلام شده است. WGS-10 که دهمین ماهواره این منظومه است قرار بود آخرین نمونه باشد اما در سال ۲۰۱۸ کنگره آمریکا بودجه‌ای ۶۰۰ میلیون دلاری برای ساخت و پرتاب شماره‌های ۱۱ و ۱۲ را تصویب کرد. البته هنوز زمان دقیق ساخت و پرتاب این دو ماهواره‌ مشخص نشده است. ماهواره WGS-10 قرار است در مدار ژئو قرار بگیرد و طول عمر آن ۱۴ سال برنامه ریزی شده است. این ماهواره با ۵۹۸۷ کیلوگرم وزن از ۸ ترانسپاندر باند ایکس (X-Band) و ۱۰ ترانسپاندر باند کا (KA-Band) برای انجام وظایف خود استفاده می‌کند. ​