Tohoku Üniversitesi’ndeki bir Mega hpt vakum odasında çalıştırılan manyetik nozul rf plazma itici. Kredi bilgileri: Kazunori Takahashi
Tohoku Üniversitesi’ndeki bir araştırmacı, yüksek güçlü elektrotsuz cihazda önemli iyileştirmeler yaptı. plazma itici, bizi daha derin uzay araştırmalarına yaklaştırıyor.
Elektrikli tahrik teknolojisindeki bu ilerlemeler, tıpkı arabalar, trenler ve uçaklar gibi kara taşımacılığındaki yeniliklerin ilgili endüstrileri dönüştürdüğü gibi, uzay endüstrisinde devrim yaratma potansiyeline sahiptir.
Elektrikli tahrik, bir itici gazı hızlandırmak ve bir uzay aracını iten itme kuvveti oluşturmak için elektromanyetik alanları kullanan bir tekniktir. Uzay ajansları, uzay araştırmalarının geleceği olarak elektrikli tahrik teknolojisine öncülük etti.
Halihazırda, ızgaralı iyon iticileri ve Hall iticileri gibi elektrikli tahrik cihazları kullanılarak birkaç uzay görevi başarıyla tamamlandı. İtici gaz iyonize, yani bir plazma haline geldiğinde ve elektromanyetik alanlar tarafından hızlandırıldığında güneş enerjisi itme enerjisine dönüştürülür. Yine de, bu cihazlar için gerekli olan elektrotlar, özellikle yüksek güç seviyesinde plazmaya maruz kaldıkları ve plazma tarafından hasar gördükleri için kullanım ömürlerini sınırlar.
Bunu atlatmak için bilim adamları elektrotsuz plazma iticilere yöneldiler. Böyle bir teknoloji, plazma oluşturmak için radyo frekansını (rf) kullanır. Bir anten, plazma oluşturmak için silindirik bir odaya radyo dalgaları yayar; burada manyetik bir nozül, itme kuvveti oluşturmak için plazmayı yönlendirir ve hızlandırır. MN rf plazma iticileri veya bazen bilindikleri şekliyle helicon iticileri basitlik, operasyonel esneklik ve potansiyel olarak yüksek bir itme-güç oranı sunar.
Ancak MN rf plazma iticilerinin gelişimi, rf gücünün itme enerjisine dönüşüm verimliliği tarafından engellendi. İlk deneyler tek haneli dönüşüm oranları sağladı, ancak daha yeni araştırmalar %20 gibi mütevazi bir sonuca ulaştı.
Yakın tarihli bir çalışmada, Tohoku Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü’nden Profesör Kazunori Takahashi, %30’luk bir dönüştürme verimliliği elde etti.
Olgun elektrikli tahrik cihazları genellikle pahalı ve yeterli miktarlarda tedarik edilmesi zor olan ksenon gazı kullanırken, mevcut %30 verimlilik argon itici gaz ile elde edildi. Bu, bir MN rf plazma iticisinin maliyeti ve Dünya’dan gelen kaynak yükünü azaltacağını gösterir.
Takahashi, “Doruk tipi bir manyetik alan uygulamak, genellikle plazma kaynak duvarında meydana gelen enerji kaybını önledi” dedi. “Çığır açan buluş, yüksek güçlü uzay taşımacılığı teknolojisindeki ilerlemelere kapı açıyor.”
Referans: “Bir manyetik nozullu plazma iticide radyo frekansı gücünden itme enerjisine yüzde otuz dönüşüm verimliliği”, yazan Kazunori Takahashi, 10 Kasım 2022, Bilimsel Raporlar.
DOI: 10.1038/s41598-022-22789-7