La preparación para la aplicación de la tecnología solar de la NASA ( NSTAR ) es un tipo de propulsor de iones de una nave espacial llamado propulsor de iones electrostático . [1] [2] Es una propulsión de nave espacial de bajo empuje altamente eficiente que funciona con energía eléctrica generada por paneles solares . Utiliza electrodos de alto voltaje para acelerar los iones con fuerzas electrostáticas .
Desarrollo y desempeño
El propósito del programa NSTAR era desarrollar un sistema de propulsión de iones alimentado con xenón para misiones en el espacio profundo. [3] El propulsor de iones electrostáticos NSTAR fue desarrollado en el Centro de Investigación Glenn de la NASA y fabricado por Hughes y Spectrum Astro, Inc. a principios de la década de 1990. El desarrollo del sistema de alimentación fue un esfuerzo de colaboración entre el JPL y Moog Inc . [1]
Los iones se aceleran a través de dos rejillas finas con una diferencia aproximada de 1300 V entre ellas para una operación de 2,3 kW, [4] [5] con un empuje de 20-92 mN , un impulso específico de 19000-30500 N · s / kg (1950 -3100 s) y una capacidad de impulso total de 2,65 x10 6 Ns. [5]
En 1996, el motor prototipo soportó 8000 horas de funcionamiento continuo en una cámara de vacío que simula las condiciones del espacio exterior . Los resultados de la creación de prototipos se utilizaron para definir el diseño del hardware de vuelo que se construyó para la sonda Deep Space 1. Uno de los desafíos fue desarrollar una unidad de procesamiento de energía compacta y liviana que convierte la energía de los paneles solares en los voltajes que necesita el motor. [3]
Actuación
El motor alcanza un impulso específico de uno a tres mil segundos. Este es un orden de magnitud más alto que los métodos tradicionales de propulsión espacial, lo que resulta en un ahorro de masa de aproximadamente la mitad. Esto conduce a vehículos de lanzamiento mucho más ligeros y menos costosos. Aunque el motor produce solo 92 milinewtons (0.331 onzas de fuerza ) de empuje a la potencia máxima (2100W en la misión DS1 ), la nave alcanzó una alta velocidad porque los motores de iones empujan continuamente durante largos períodos de tiempo. [6]
Aplicaciones
El propulsor de iones NSTAR se utilizó por primera vez en la nave espacial Deep Space 1 (DS1), lanzada el 24 de octubre de 1998. [7] La misión Deep Space llevó a cabo un sobrevuelo del asteroide 9969 Braille y el cometa Borrelly . Produjo 2,3 kW y fue la propulsión principal de la sonda. [4]
La segunda misión interplanetaria que utilizó el motor NSTAR fue la nave espacial Dawn , con tres unidades redundantes [8] de 30 cm de diámetro cada una. [9] [10] Dawn es la primera misión exploratoria de la NASA que utiliza propulsión iónica para entrar y salir de más de una órbita. [11]
Los ingenieros de la NASA afirman que los motores NSTAR, en el rango de 5 kilovatios y 0.04 libras de empuje, son candidatos para propulsar naves espaciales a Europa , Plutón y otros cuerpos pequeños en el espacio profundo. [1]
Ver también
- Propulsión de naves espaciales con propulsión eléctrica
- SIGUIENTE (propulsor de iones)
- Sistema avanzado de propulsión eléctrica
Referencias
- ^ a b c "Preparación de la aplicación de tecnología de propulsión eléctrica solar de la NASA (NSTAR)" . Centro de Investigación Glenn de la NASA . 21 de abril de 2009 . Consultado el 18 de marzo de 2015 .
- ^ Sovey, JS, Rawlin, VK y Patterson, MJ: "Proyectos de desarrollo de propulsión iónica en EE. UU.: Prueba de cohete eléctrico espacial 1 al espacio profundo 1". Revista de propulsión y potencia, vol. 17, núm. 3, mayo-junio de 2001, págs. 517-526.
- ^ a b "Motores innovadores - El programa NSTAR" . Centro de Investigación Glenn de la NASA . Consultado el 18 de marzo de 2015 .
- ^ a b "NSTAR" . Enciclopedia Astronautica . Archivado desde el original el 9 de febrero de 2014 . Consultado el 18 de marzo de 2015 .
- ^ a b 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 .
- ^ Rayman, MD y Chadbourne, PA y Culwell, JS y Williams, SN (1999). "Diseño de misión para el espacio profundo 1: una misión de validación de tecnología de bajo empuje" (PDF) . Acta Astronautica . Elsevier . 45 (4–9): 381–388. Código Bibliográfico : 1999AcAau..45..381R . doi : 10.1016 / s0094-5765 (99) 00157-5 . Archivado desde el original (PDF) el 9 de mayo de 2015.CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Contribuciones de la NASA Glenn al espacio profundo 1
- ^ Dawn - Características clave de la nave espacial . 2014.
- ^ Bond, T .; Benson, G .; Cardwell, G .; Hamley, J. (6 de abril de 1999). Rendimiento de la unidad de procesador de potencia del motor de iones NSTAR: Prueba en tierra y experiencia de vuelo . Conferencia de sistemas de energía aeroespacial. SAE Internacional . doi : 10.4271 / 1999-01-1384 .
- ^ Sistema de alimentación de xenón con motor de iones NSTAR: Introducción al diseño y desarrollo del sistema Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine . Edward D. Bushway (PDF)
- ^ Rayman, Marc; Fraschetti, Thomas; Raymond, Carol; Russell, Christopher (5 de abril de 2006). "Dawn: una misión en desarrollo para la exploración de los principales asteroides del cinturón Vesta y Ceres" (PDF) . Acta Astronautica . 58 (11): 605–616. Código Bibliográfico : 2006AcAau..58..605R . doi : 10.1016 / j.actaastro.2006.01.014 . Consultado el 14 de abril de 2011 .