El Dual-Fase 4-Grid (DS4G) es un electrostática de iones de hélice de diseño desarrollado por la Agencia Espacial Europea , [1] en colaboración con la Universidad Nacional de Australia . [2] El diseño fue derivado por D. Fern de experimentos de Reactores Termonucleares Controlados que utilizan un mecanismo de 4 rejillas para acelerar los haces de iones.
Se prevé que un propulsor de iones de 4 rejillas con solo 0,2 m de diámetro absorba 250 kW de potencia. Con que la tasa de entrada de energía, el propulsor podría producir un empuje de 2,5 N . El impulso específico (una medida de la eficiencia del combustible), podría alcanzar los 19.300 sa una velocidad de escape de 210 km / s si se utilizara propulsor de xenón . [3] Las densidades de potencia y empuje potencialmente alcanzables ampliarían sustancialmente la absorción de potencia de los propulsores de iones actuales a mucho más de 100 kW. Estas características facilitan el desarrollo de propulsores de iones que pueden resultar en velocidades extraordinarias de alta gama. [3]
Al igual que con los conceptos de propulsores como VASIMR , los propulsores de iones de doble etapa y 4 rejillas están limitados principalmente por la fuente de alimentación necesaria para su funcionamiento. Por ejemplo, si los paneles solares suministraran más de 250 kW, el tamaño de la matriz solar superaría el tamaño de los paneles solares de la Estación Espacial Internacional . Para proporcionar 250 kW con generadores de radioisótopos Stirling se necesitarían aproximadamente 17 toneladas de plutonio-238 (para las cuales las existencias estadounidenses en 2013 no eran más de 20 kg [4] ), por lo que se necesitaría un reactor térmico nuclear.
Comparación
Motor | Velocidad de escape efectiva (m / s) | Impulso (s) específico (s) | Energía específica de escape (MJ / kg) |
---|---|---|---|
Motor a reacción turbofan ( V real es ~ 300 m / s) | 29.000 | 3000 | Aprox. 0,05 |
Transbordador espacial cohete propulsor sólido | 2500 | 250 | 3 |
Oxígeno líquido - hidrógeno líquido | 4.400 | 450 | 9,7 |
Propulsor electrostático de iones de xenón NSTAR [5] | 20.000-30.000 | 1.950-3.100 | |
Predicciones VASIMR [6] [7] [8] | 30.000–120.000 | 3.000-12.000 | 1.400 |
Propulsor de iones electrostático DS4G [9] | 210.000 | 21.400 | 22.500 |
Cohete fotónico ideal [a] | 299,792,458 | 30,570,000 | 89,875,517,874 [ |
Ver también
Referencias
- ^ "Propulsor de iones de rejilla de doble etapa (DS4G)" . Equipo de conceptos avanzados de la ESA: propulsión avanzada.
- ^ "Propulsor de rejilla de 4 etapas dual" . Centro ANU de Plasmas y Fluidos.
- ^ a b [1] EL INNOVADOR CONCEPTO DE EMPUJE DE IONES DE DOBLE ETAPA Y 4 REJILLAS: TEORÍA Y RESULTADOS EXPERIMENTALES
- ^ Mosher, Dave. "Problema del plutonio de la NASA podría poner fin a la exploración del espacio profundo" . Cableado . Consultado el 20 de septiembre de 2013 .
- ^ Rendimiento en vuelo del sistema de propulsión iónica NSTAR en la misión Deep Space One . Actas de la conferencia aeroespacial. IEEExplore. 2000. doi : 10.1109 / AERO.2000.878373 .
- ^ Glover, Tim W .; Chang Díaz, Franklin R .; Squire, Jared P .; Jacobsen, Verlin; Chavers, D. Gregory; Carter, Mark D. "Principales resultados de VASIMR y objetivos actuales" (PDF) .
- ^ Cassady, Leonard D .; Longmier, Benjamin W .; Olsen, Chris S .; Ballenger, Maxwell G .; McCaskill, Greg E .; Ilin, Andrew V .; Carter, Mark D .; Gloverk, Tim W .; Squire, Jared P .; Chang, Franklin R .; Bering, III, Edgar A. (28 de julio de 2010). "Resultados de rendimiento de VASIMR R" (PDF) . www.adastra.com .
- ^ "Vasimr VX 200 cumple con el hito de eficiencia energética total" . spacefellowship.com . Consultado el 13 de mayo de 2021 .
- ^ "kernel (1)" . www.esa.int .[ enlace muerto ]
- ^ Un dispositivo hipotético que realiza una conversión perfecta de masa a fotones emitidos perfectamente alineados para ser antiparalelo al vector de empuje deseado. Esto representa el límite superior teórico para la propulsión que se basa estrictamente en el combustible a bordo y el principio del cohete.