NASA’nın yeni itiş teknolojisi, gelecekteki gezegen görevleri için küçük uzay araçlarının yeteneklerini geliştiriyor ve mevcut uyduların operasyonel ömrünü uzatıyor. NASA, ticari kuruluşlarla ortaklık kurarak yalnızca teknolojiyi ticarileştirme hedeflerini ilerletmekle kalmıyor, aynı zamanda ABD uzay endüstrisinin küresel liderliğini de destekliyor. Kredi bilgileri: Northrop Grumman
NASAYenilikçi itiş teknolojisi, küçük uzay aracı keşiflerini teşvik eder ve uydu ömrünü uzatarak ABD’nin uzay teknolojisindeki liderliğini destekler.
NASA, küçük uzay aracını kullanarak gelecekteki gezegen keşif görevlerini kolaylaştırmak için gelişmiş bir itiş teknolojisi geliştirdi. Bu teknoloji yalnızca yeni tür gezegen bilimi görevlerine olanak sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda NASA’nın ticari ortaklarından biri onu başka bir amaç için kullanmaya hazırlanıyor: halihazırda yörüngede olan uzay araçlarının ömrünü uzatmak. Endüstrinin bu yeni teknolojiyi kullanma fırsatını belirlemek, yalnızca NASA’nın teknolojiyi ticarileştirme hedefini ilerletmekle kalmaz, aynı zamanda NASA’nın gelecekteki gezegen görevlerinde kullanılmak üzere bu önemli teknolojiyi endüstriden alması için potansiyel olarak bir yol yaratabilir.
Yeni Teknoloji
Küçük uzay aracı kullanan gezegen bilimi misyonları, tipik ticari ihtiyaçların ve mevcut durumun çok ötesinde bir hız değişimi (delta-v) yeteneği gerektiren zorlu itici manevraları (gezegensel kaçış hızlarına ulaşmak, yörüngeyi yakalamak ve daha fazlası gibi) gerçekleştirmek için gerekli olacaktır. – son teknoloji ürünü. Bu nedenle, bu küçük uzay aracı misyonları için 1 numaralı olanak sağlayan teknoloji, bu yüksek delta-v manevralarını gerçekleştirebilen bir elektrikli tahrik sistemidir. Tahrik sistemi, bu manevraları gerçekleştirmek için gerekli itici gücü sağlamak üzere düşük güç (kilovat altı) kullanarak çalışmalı ve yüksek itici madde verimine (yani kullanım ömrü boyunca yüksek toplam itici madde kullanma kapasitesi) sahip olmalıdır.
Uzun yıllar süren araştırma ve geliştirmelerden sonra, NASA Glenn Araştırma Merkezi’ndeki (GRC) araştırmacılar, bu ihtiyaçları karşılamak için küçük bir uzay aracı elektrikli tahrik sistemi oluşturdular: NASA-H71M kilovat altı Hall etkili itici. ek olarak başarılı ticarileştirme Bu yeni iticinin çok yakında, şaşırtıcı bir 8 km/s delta-v hızı gerektiren yeni nesil küçük uzay aracı bilim misyonlarını mümkün kılacak böyle bir çözümü sunması bekleniyor. Bu teknik başarı, birçok gelişmiş cihazın minyatürleştirilmesiyle gerçekleştirildi. yüksek güçlü güneş enerjili elektrik tahriki Son on yılda Güç ve Tahrik Elemanı gibi uygulamalar için geliştirilen teknolojiler Geçitİnsanlığın Ay çevresindeki ilk uzay istasyonu.
Sol: Glenn Araştırma Merkezi Vakum Tesisi 8 itme standındaki NASA-H71M Hall etkili itici. Sağda: Dr. Jonathan Mackey, test tesisini kapatıp pompalamadan önce itme standını ayarlıyor. Kredi bilgileri: NASA
Bu Teknolojinin Gezegensel Araştırmalara Faydaları
NASA-H71M elektrikli itiş teknolojisini kullanan küçük uzay aracı, alçak Dünya yörüngesinden (LEO) Ay’a ve hatta jeosenkron transfer yörüngesinden (GTO) Ay’a bağımsız olarak manevra yapabilecektir. Mars. Bu yetenek özellikle dikkat çekicidir çünkü LEO ve GTO’ya ticari fırlatma fırsatları rutin hale gelmiştir ve bu tür görevlerin aşırı fırlatma kapasitesi genellikle ikincil uzay aracını konuşlandırmak için düşük maliyetle satılmaktadır. Bu Dünya’ya yakın yörüngelerden kaynaklanan görevleri yürütme yeteneği, tempoyu büyük ölçüde artırabilir ve ay ve Mars bilim misyonlarının maliyetini azaltabilir.
Bu itme yeteneği aynı zamanda tarihsel olarak birincil misyonun fırlatma yörüngesine uygun bilimsel hedeflerle sınırlı olan ikincil uzay aracının erişimini de artıracak. Bu yeni teknoloji, ikincil görevlerin birincil misyonun yörüngesinden önemli ölçüde sapmasını sağlayacak ve bu da daha geniş bir bilimsel hedef yelpazesinin araştırılmasını kolaylaştıracaktır.
Ek olarak, bu ikincil uzay aracı bilim misyonlarının, uzaktaki bir cismin yüksek hızlı uçuşu sırasında veri toplamak için tipik olarak yalnızca kısa bir süresi olacaktır. Bu daha büyük itici kapasite, uzun vadeli bilimsel çalışmalar için gezegenimsilerde yavaşlamaya ve yörüngesel yerleştirmeye izin verecektir.
Ayrıca, bu kadar önemli itici güçle donatılmış küçük uzay aracı, birincil görevin fırlatma yörüngesindeki son aşama değişikliklerini yönetmek için daha iyi donanıma sahip olacak. Bu tür değişiklikler, bilim hedeflerine ulaşmak için ilk fırlatma yörüngesine bağlı olan, sınırlı yerleşik itme kapasitesine sahip küçük uzay aracı bilim misyonları için sıklıkla büyük bir risk oluşturur.
Ticari uygulamalar
Şu anda alçak Dünya yörüngelerinde oluşan küçük uzay araçlarının mega takımyıldızları, düşük güçlü Hall etkili iticileri bugün uzayda kullanılan en yaygın elektrikli itme sistemi haline getirdi. Bu sistemler itici yakıtı çok verimli bir şekilde kullanır, bu da yörüngeye yerleştirmeye, yörüngeden çıkmaya ve uzun yıllar boyunca çarpışmadan kaçınmaya ve yeniden aşamalandırmaya olanak tanır. Bununla birlikte, bu ticari elektrikli tahrik sistemlerinin maliyet odaklı tasarımı kaçınılmaz olarak bunların ömür kapasitelerini tipik olarak birkaç bin saatten daha az bir çalışma süresiyle sınırlandırmıştır ve bu sistemler, küçük bir uzay aracının başlangıçtaki kütlesinin yalnızca yaklaşık %10’unu veya daha azını itici gaz olarak işleyebilir.
Buna karşılık, NASA-H71M elektrikli tahrik sistemi teknolojisinden yararlanan gezegen bilimi görevleri 15.000 saat boyunca çalışabilir ve küçük uzay aracının başlangıç kütlesinin %30’undan fazlasını itici gaz olarak işleyebilir. Bu oyunun kurallarını değiştiren yetenek, çoğu ticari LEO görevinin ihtiyaçlarının çok ötesindedir ve bu tür uygulamaların ticarileştirilmesi olasılığını ortadan kaldıran bir maliyet avantajına sahiptir. Bu nedenle NASA, alışılmadık derecede büyük yakıt çıktısı gereksinimleri olan yenilikçi ticari küçük uzay aracı görev konseptleri geliştiren şirketlerle ortaklıklar aradı ve aramaya devam ediyor.
Northrop Grumman NGHT-1X mühendislik modeli Glenn Araştırma Merkezi Vakum Tesisi 8’de çalışan Hall etkili itici. NGHT-1X’in tasarımı NASA-H71M Hall etkili iticiyi temel alıyor. Kredi bilgileri: Northrop Grumman
Lisanslı NASA elektrikli tahrik teknolojisini yakında ticari küçük uzay aracı uygulamasında kullanacak ortaklardan biri, Northrop Grumman’ın yüzde yüz iştiraki olan SpaceLogistics’tir. Görev Uzatma Pod’u (MEP) uydu servis aracı, tasarımı NASA-H71M’yi temel alan bir çift Northrop Grumman NGHT-1X Hall etkili iticiyle donatılmıştır. Küçük uzay aracının büyük itici gücü, çok daha büyük bir uyduya monte edileceği yer eşzamanlı Dünya yörüngesine (GEO) ulaşmasını sağlayacak. MEP kurulduktan sonra, ev sahibi uzay aracının ömrünü en az altı yıl uzatmak için bir “itki jet paketi” görevi görecek.
Northrop Grumman şu anda GRC’nin Vakum Tesisi 11’de NGHT-1X’in tüm kullanım ömrü boyunca operasyonel kapasitesini göstermek için uzun süreli aşınma testi (LDWT) yürütüyor. LDWT, tamamen geri ödenebilir bir Uzay Yasası Anlaşması aracılığıyla Northrop Grumman tarafından finanse edilmektedir. İlk MEP uzay aracının 2025 yılında fırlatılması ve burada üç GEO iletişim uydusunun ömrünü uzatması bekleniyor.
Gelecekteki NASA gezegen bilimi misyonlarına benzer itici gereksinimleri olan küçük uzay aracı uygulamaları bulmak için ABD endüstrisi ile işbirliği yapmak, yalnızca ABD endüstrisinin ticari uzay sistemlerinde küresel bir lider olarak kalmasını desteklemekle kalmaz, aynı zamanda NASA’nın gezegen misyonları gerektirdiğinden bu önemli teknolojileri elde etmesi için yeni ticari fırsatlar yaratır. .
NASA, benzer şekilde gelişmiş ve oldukça yetenekli düşük güçlü elektrikli tahrik cihazları geliştirmek amacıyla ABD endüstrisinin kullanabileceği veri ve belge yelpazesini genişletmek için H71M elektrikli tahrik teknolojilerini olgunlaştırmaya devam ediyor.