Микроволновый двигатель: Ученый выяснил, как работает микроволновый ракетный двигатель EmDrive

микроволновый двигатель, который работает без топлива » Экономическое обозрение

politros.com

  • 6 485

Анонсировано создание мощного ракетного двигателя EmDrive, который сделает возможными межпланетные путешествия….

Читать полностью…

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

Руководство России обдумает, какие дальнейшие шаги оно предпримет в связи поступающими заявлениями о причастности ВМС Великобритании к повреждению на…

[author-avatar]
[/author-avatar]

topcor.ru

  • 3 963

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

США в ближайшее время добьются прекращения транзита российского газа через Украину. …

[author-avatar]
[/author-avatar]

politnavigator.net

  • 3 651

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

Молдова в одностороннем порядке сократила вдвое поставку газа в Приднестровье. Кишинев нарушил контракт с «Газпромом» с гарантиями для ПМР…

[author-avatar]
[/author-avatar]

politnavigator.net

  • 3 625

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

Начался обратный отсчёт до зимы – и в некоторые города уже пришли первые заморозки. Россияне провели ревизию зимней одежды, кто-то спохватился: хорошо бы…

[author-avatar]
[/author-avatar]

k-politika. ru

  • 3 614

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

Тележурналист Владимир Соловьев раскритиковал миллиардера Олега Тинькова за отказ от гражданства России и задался вопросом, зачем ему заплатили за активы в РФ….

[author-avatar]
[/author-avatar]

rueconomics.ru

  • 3 071

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

Авария на американской АЭС надолго затормозила развитие «мирного атома» в США…

[author-avatar]
[/author-avatar]

svpressa.ru

  • 2 717

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

У нас будет 380 км трасса от Ростовской области до Крыма в хорошем состоянии. По ней уже сейчас идет поток грузовых машин…

[author-avatar]
[/author-avatar]

politnavigator.net

  • 2 476

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

Россия предоставит Франции оборудование для Международного экспериментального ядерного реактора (ИТЭР), в создании которого участвуют ведущие технологические…

[author-avatar]
[/author-avatar]

k-politika.ru

  • 2 155

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

Оператор «Северного потока» завершил первичный сбор данных с места повреждения газопровода в водах Швеции. Компания Nord Stream AG обнародовала результаты…

[author-avatar]
[/author-avatar]

k-politika. ru

  • 2 056

[is-owner]
Аукцион[/is-owner]

Эрдоган развел Зеленского, как последнего дурня на стамбульском базаре…

[author-avatar]
[/author-avatar]

svpressa.ru

  • 1 769

Двигатель для микроволновой печи в категории «Техника и электроника»

Двигатель поддона для микроволновой печи SM-16T Gorenje 264468

На складе в г. Бровары

Доставка по Украине

175 грн

Купить

Patok — магазин запчастей для бытовой техники

Двигатель поддона для микроволновой печи TYJ50-8A7 Zelmer 758446

На складе в г. Бровары

Доставка по Украине

175 грн

Купить

Patok — магазин запчастей для бытовой техники

Двигатель поддона для микроволновой печи SM-16T Zelmer 797306

На складе в г. Бровары

Доставка по Украине

175 грн

Купить

Patok — магазин запчастей для бытовой техники

Двигатель тарелки для микроволновой печи

На складе

Доставка по Украине

136 грн

Купить

Ремонт телевизоров, микроволновок

Двигатель тарелки, для микроволновой печи TYC50-5

На складе

Доставка по Украине

195 грн

Купить

SLSshop — запчасти для бытовой техники

Двигатель вращения поддона для микроволновой печи Samsung 49TYZ

Доставка по Украине

150 грн

Купить

Сервисный центр «МастерОК»

Двигатель вращения тарелки для микроволновой печи LG SSM-23H (6549W1S018A) металлический вал

На складе в г. Одесса

Доставка по Украине

899 грн

Купить

Zapchast-SHOP

Двигатель тарелки для микроволновой печи «GALANZ» 30V 3W (пластиковый вал 14 мм)

Доставка по Украине

147 грн

Купить

©ziP-Pro

Двигатель тарелки для микроволновой печи 21V 3W (пластиковый вал 13 мм)

Доставка по Украине

158 грн

Купить

©ziP-Pro

Двигатель тарелки для микроволновой печи 220V 4W (пластиковый вал 14 мм)

Доставка по Украине

147 грн

Купить

©ziP-Pro

Двигатель вращения тарелки для микроволновой печи Gorenje 104213 (245389, 101360) original

Доставка по Украине

255 грн

Купить

Мир Запчастей — — — Работаем в военное время!

Двигатель (мотор) тарелки для микроволновой печи Galanz SM-16T 30В 3Вт 30/36об/мин d=6х3,7 мм L=21мм

Доставка из г. Днепр

147 — 190 грн

от 2 продавцов

147 грн

Купить

RMNT — ЗАПЧАСТИ БЫТ

Двигатель (мотор) тарелки для микроволновой печи Galanz SM-16T 30В 3Вт 5/6об/мин d=6*7мм L=16мм

Доставка из г. Днепр

136 — 170 грн

от 2 продавцов

136 грн

Купить

RMNT — ЗАПЧАСТИ БЫТ

Двигатель привода тарелки Galanz SS-5-240-TD для микроволновых печей

На складе

Доставка по Украине

135 грн

Купить

Ремонт телевизоров, микроволновок

Двигатель поддона для микроволновой печи 49TYZ-A2 (универсальный)

Доставка из г. Киев

150 грн

Купить

«Магнетрон» © Интернет-магазин запчастей и аксессуаров для бытовой техники

Смотрите также

Двигатель (мотор) тарелки для микроволновой печи Galanz SM-16T 30В 3Вт 30/36об/мин d=6х3,7 мм L=21мм

Доставка по Украине

97 грн

Купить

Whicepart

Двигатель (мотор) тарелки для микроволновой печи Galanz SM-16T 30В 3Вт 5/6об/мин d=6*7мм L=16мм

Доставка по Украине

86 грн

Купить

Whicepart

Двигатель поддона для микроволновой печи SM-16T Gorenje 264468(1420071301756)

Доставка по Украине

290 грн

225 грн

Купить

Интернет магазин «pro100market»

Двигатель поддона для микроволновой печи TYJ50-8A7 Zelmer 758446(1420071365756)

Доставка по Украине

290 грн

225 грн

Купить

Интернет магазин «pro100market»

Двигатель поддона для микроволновой печи SM-16T Zelmer 797306(1420073258756)

Доставка по Украине

290 грн

225 грн

Купить

Интернет магазин «pro100market»

Двигатель поддона для микроволновой печи 49TYZ-A2 (универсальный)(45866354756)

Доставка по Украине

158 грн

137 грн

Купить

Интернет магазин «pro100market»

Двигатель для микроволновой печи TYJ50-8A7 Gorenje 104213(45956654756)

Доставка по Украине

375 грн

324 грн

Купить

Интернет магазин «pro100market»

Двигатель (мотор) тарелки для микроволновой печи GAL-5-30-TD 30В 4Вт 5/6об/мин d=6*7 мм L=16 мм

Доставка по Украине

97 — 172. 5 грн

от 2 продавцов

172.50 грн

Купить

НашКлимат

Двигатель (моторчик) для микроволновой печи (СВЧ) 21V

Доставка по Украине

217.50 грн

Купить

НашКлимат

Двигатель тарелки для микроволновой печи «GALANZ SM-16T / GAL-5-30-TD» 30V, 3W/4W (пластиковый вал 14 мм)

Доставка по Украине

145.20 грн

Купить

НашКлимат

Двигатель тарелки для микроволновой печи 49TYZ-A2, 220V-240V, 4W (пластиковый вал 14 мм)

Доставка по Украине

142.50 грн

Купить

НашКлимат

Двигатель для микроволновой (СВЧ) печи TYJ50-8A7 (49TYZ-A2) 220V

Доставка по Украине

155 грн

Купить

+380969252020 Viber *** IMPORTTIME.KIEV.UA***

Двигатель поддона 49TYZ-A2 для микроволновой печи (220V, 5-6 об/мин)

Доставка по Украине

по 145 грн

от 2 продавцов

145 грн

Купить

©ТЕХНОЗИП — запчасти для бытовой техники с доставкой по всей Украине

Двигатель поддона Galanz SM-16T для микроволновой печи (30V, 5-6 об/мин)

Доставка по Украине

по 140 грн

от 2 продавцов

140 грн

Купить

©ТЕХНОЗИП — запчасти для бытовой техники с доставкой по всей Украине

EmDrive: действительно ли это работает?

  • Изобретатель бросающего вызов физике EmDrive защищал свой спорный двигатель.
  • Роджер Шойер, создавший EmDrive в 1998 году, сказал, что конкурирующие исследователи ошиблись во всей конструкции, что привело к недавним неудачным испытаниям.
  • Шойер в настоящее время работает над дизайном EmDrive третьего поколения.

После широко освещаемого ряда недавних исследований, которые чуть не убили спорный EmDrive, изобретатель движителя дал ответный ответ, указав на то, что он называет критическими ошибками в исследованиях. Кто есть кто в этой передовой научной полемике, и какое будущее на самом деле готовит «невозможный» EmDrive?

Во-первых, давайте кратко вспомним, как мы сюда попали. Для такой далекой концепции идея EmDrive относительно проста. Устройство, авторское право на которое принадлежит Satellite Propulsion Research (SPR) Ltd, теоретически работает, улавливая микроволны в специальной камере, где их отскок создает тягу. Камера закрыта, то есть снаружи кажется, что она просто движется без подачи топлива или выхода тяги.

EmDrive основан на втором законе Ньютона, где сила определяется как скорость изменения импульса, объясняет SPR. «Таким образом, электромагнитная волна, движущаяся со скоростью света, имеет определенный импульс, который она передаст отражателю, в результате чего возникнет крошечная сила», — говорят в компании.

Именно накопленная крошечная сила в большом количестве заставляет EmDrive работать, говорит SPR Ltd. Улов? Это также бросает вызов нашему существующему пониманию физики. Если энергия не входит и не выходит, то как инициализируются волны? Как они продолжают двигаться? И откуда у них импульс?

Связанная история
  • Ученые только что убили EmDrive… Или убили?

У вас не может быть спонтанного, созданного импульса без объяснимого толчка, поэтому многие ученые не воспринимают EmDrive всерьез. Тем не менее, несколько исследовательских групп, в том числе Eagleworks НАСА (ранее Лаборатория усовершенствованных двигателей) и DARPA, агентство исследовательских проектов Министерства обороны, продолжали изучать жизнеспособность устройства из-за его заманчивых возможностей.

Как сообщил в прошлом году Pop Mech руководитель проекта EmDrive Майк МакКаллох, эта технология может «преобразовать космические путешествия и увидеть, как корабли бесшумно взлетают со стартовых площадок и выходят за пределы Солнечной системы». По словам МакКаллоха, с помощью EmDrive мы могли бы отправить беспилотный зонд к Проксиме Центавра за реальную человеческую жизнь: 90 лет. (Инвестиции DARPA в EmDrive, начатые в 2018 году, заканчиваются в следующем месяце.)

Просмотреть полный пост на Youtube

Суть EmDrive в том, что если вы отбрасываете микроволны внутри трубки, они прилагают больше усилий в одном направлении, чем в другом, создание чистой тяги без необходимости в каком-либо топливе. И когда НАСА и команда из Сианя в Китае попытались это сделать, они действительно получили небольшую, но отчетливую чистую силу.

В прошлом месяце, однако, физики из Дрезденского технологического университета (TU Dresden) осудили многообещающий прорыв НАСА, заявив, что результаты, показывающие тягу, были все ложных срабатываний, которые можно объяснить внешними силами. Ученые представили свои выводы в трех докладах на Space Propulsion Conference 2020 +1 под такими заголовками, как «Высокоточные измерения тяги EmDrive и устранение ложноположительных эффектов». (Читайте два других исследования здесь и здесь.)

PBS Space Time//YouTube

Используя новую измерительную шкалу и разные точки подвески того же двигателя, ученые Дрезденского технического университета «смогли воспроизвести кажущиеся силы тяги, подобные тем, которые были измерены командой НАСА, но также сделать их исчезают с помощью точечной подвески», — рассказал исследователь Мартин Таймар немецкому сайту GreWi.

Вердикт:

«Когда мощность поступает в EmDrive, двигатель прогревается. Это также вызывает деформацию крепежных элементов на шкале, в результате чего шкала перемещается к новой нулевой точке. Мы смогли предотвратить это в улучшенной структуре. Наши измерения опровергают все утверждения EmDrive как минимум на 3 порядка. »

Теперь, вскоре после того, как Таймар и его коллеги, казалось бы, нанесли смертельный удар по EmDrive, изобретатель устройства предложил свое опровержение.

Посмотреть полный пост на Youtube

В своей презентации на собрании 3 апреля конференции по альтернативным двигателям (APEC) Роджер Шойер, который разработал EmDrive еще в 1998 году, подробно описал различные испытания всех трех поколений во времени. его концепции.

Шойер разобрал анатомию самого EmDrive, от сверхпроводящего конца до сверхпроводящего конца. (Промежуточные части не сделаны из сверхпроводников из-за высокой стоимости и сложности изготовления полости с использованием этих материалов, сказал Шойер.)

Шойер сказал, что EmDrive не просто подходит для межзвездных путешествий — также используется для вывода транспортных средств на орбиту. Секрет, по его словам, заключается в том, чтобы зарезервировать половину генерирующего микроволны топлива EmDrive для внутрикосмической части, оставив половину того, что можно сжечь для старта. «Если вы проведете [расчеты], вы увидите, что энергии достаточно, чтобы вывести вас на орбиту, хотя и медленно», — сказал Шойер.

Вам это понравится
  • Ученые говорят, что физический варп-двигатель возможен
  • Двигатель, который может доставить нас на Марс за 3 месяца
  • Этот термоядерный двигатель может ускорить межзвездное путешествие

презентации несколько гостей АТЭС спросили Шойера о документах Таймара и его команды, которые фактически дискредитировали EmDrive. Ответ Шойера был прост: полость Таймара имела неправильную форму, и она была , а не .идти на работу. На самом деле, Шойер даже предупредил Таймара об этом еще в 2017 году.

Посмотреть полный пост на Youtube

недостатки», — сказал Шойер. «Для начала это плоская полость торцевой пластины. Если вы сделаете простую геометрию, то увидите, что ошибка фазы волнового фронта приближается к половине длины волны. Вы никогда не получите бегущие волны в плоской передней полости. У него много других проблем».

Шойер продолжил:

«Мартин приложил огромные усилия, чтобы доказать, что принципы, лежащие в основе EmDrive, верны. Потому что, если вы не следуете принципам, вы не производите никакого толчка. Так что, на самом деле, я очень благодарен Мартину, и я бы никогда не проделал всю эту работу сам, и я не знаю никого, кто бы приложил к этому все эти усилия».

Что касается следующих практических шагов в продолжении разработки устройства, Шойер предложил запустить двигатели EmDrive первого поколения, а затем запустить небольшие беспилотные летательные аппараты (БПЛА) второго и третьего поколений.

«Разница между вторым и третьим поколением заключается в значительном увеличении сложности, — сказал Шойер, — но то, что это дает вам, — это гораздо более высокое ускорение при сохранении высокого уровня [тяги]. На самом деле вы можете комбинировать все три поколения, если хотите, но физика остается той же».

Похоже, конец истории EmDrive еще не написан. Следите за обновлениями.

Кэролайн Делберт

Кэролайн Делберт — писатель, заядлый читатель и пишущий редактор журнала Pop Mech. Она также энтузиаст практически всего. Ее любимые темы включают ядерную энергию, космологию, математику повседневных вещей и философию всего этого.

Эволюция ионно-микроволнового двигателя и международная конкуренция в области технологий электрических двигателей

Возвращение Хаябусы

13 июня 2010 года, когда исследователь астероидов Хаябуса вернулся на Землю, я находился в конференц-зале штаб-квартиры НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия, в качестве стажера JAXA. Сотрудники, которые обычно работали координаторами в Конгрессе и Белом доме и вели политические дела, смотрели в монитор с затаенным интересом, как будто они снова были детьми, мечтающими об освоении космоса. Незадолго до отъезда в Соединенные Штаты я участвовал в миссии «Хаябуса» по разработке ионных двигателей, которые позволили бы «Хаябусе» совершить путешествие и вернуться на Землю. В то время я не очень хорошо понимал английский язык, имел мало достижений в своих исследованиях и потерял уверенность в конкурентной атмосфере на восточном побережье и чрезвычайно больших масштабах Америки и НАСА. Я помню, что новость о Хаябусе позволила мне возродить мою гордость японского исследователя. Точно так же, как сотрудники НАСА вновь обрели свою детскую невинность, я сам вспомнил свое первоначальное намерение в начальной школе — исследование дальнего космоса.

1990-е и 2000-е годы, когда мы выросли, были трудными временами, о чем свидетельствует выражение «потерянные 20 лет», которое относится к 20 годам после экономического коллапса в Японии. На международном уровне произошли война в Персидском заливе, теракты 11 сентября и другие войны и террористические акты, и мир находился в состоянии хаоса. Выросший в те дни, когда было так много плохих новостей, я был впечатлен красотой Вселенной и отсутствием границ на Земле, как видно из космоса через космический телескоп Хаббл, и после первого полета японского астронавта на космический шаттл, я решил изменить мир с помощью космических исследований. В частности, я считал, что электрическая двигательная установка, способная вести космический корабль дальше с меньшим расходом топлива, — это технология, которая изменит мир.

Однако в 2008 году, когда я поступал в ISAS в качестве аспиранта, и Hayabusa, и его ионный двигатель имели низкие характеристики и никогда не получали высоких оценок среди исследователей электрических двигателей. Кроме того, технология электрических двигателей, к сожалению, строго контролируется Правилами международной торговли оружием (ITAR), и ее исследовательская среда очень стеснена для студентов и исследователей, желающих учиться за границей и в «мире без границ». В этой статье для «Forefront of Space Science» я хотел бы представить, как ионный двигатель ISAS был улучшен в среде, в которой Япония столкнулась со многими международными ограничениями. Кроме того, я также упомяну общемировую тенденцию в технологии электрических двигателей.

Ионные двигатели диаметром 10 см

Среди различных типов ионных двигателей во всем мире интенсивно разрабатываются ионные двигатели диаметром около 10 см. Система микроволнового разряда, установленная на Хаябусе, обеспечила превосходную долговечность за счет замены компонента, называемого полым катодом (источником электронов), который обычно ограничивал срок его службы, микроволнами. Совокупная работа четырех двигателей, загруженных на Хаябусу, которая находилась в космосе 40 000 часов, была мировым рекордом до сентября 2013 года, когда ионный двигатель астероидного исследователя НАСА DAWN установил новый рекорд. Однако эти двигатели имели довольно низкий КПД и силу тяги, которые были слабыми местами. Если сила тяги невелика, при длительной работе необходимо обеспечить такое же значение ускорения, ΔV, и степень свободы при проектировании и эксплуатации орбиты также ограничена. Хотя малая сила тяги и высокий удельный импульс (хорошая экономия топлива) являются характеристиками ионных двигателей, двигатель с большей силой тяги предпочтительнее. Кроме того, на момент запуска другие типы ионных двигателей, которые считались имеющими короткий срок службы, достигли срока службы, превышающего 10 000 часов, например, двигатель НАСА, описанный выше, благодаря улучшениям в источнике электронов, что до сих пор ограничивало срок службы. Поэтому, чтобы обеспечить превосходство ионных двигателей с микроволновым разрядом, необходимо было увеличить срок службы до более высокого уровня, которого не могли достичь другие ионные двигатели, при дополнительном обеспечении силы тяги.

Принцип работы и проблема ионного двигателя СВЧ

На рис. 1 схематично показан ионный двигатель µ10 с разрядом СВЧ. Волновод для распространения микроволн соединен с разрядной камерой. В разрядной камере установлены два ряда сильных магнитов. Электроны вращаются вокруг магнитных силовых линий, и когда их частота совпадает с частотой микроволн 4,25 ГГц, электроны резонируют и поглощают энергию микроволн. Если это движение продолжается между магнитами, электроны поглощают энергию, достаточную для ионизации нейтральных частиц ксенона. Это называется электронным циклотронным резонансным нагревом (ЭЦР-нагревом). Для эффективного создания плазмы необходимо, чтобы электроны сталкивались с атомами ксенона после того, как они продолжают свои повторяющиеся движения до определенного уровня, чтобы генерировать достаточное количество энергии.

Рисунок 1: Схематический вид ионного двигателя с микроволновым разрядом
Хотя топливо впрыскивалось только из волновода в случае Hayabusa, Hayabusa 2 имел дополнительные впускные отверстия для топлива в разрядной камере.

На рис. 2 показаны характеристики двигателя. За пределами определенной величины, даже если мощность микроволн увеличивается или добавляется большое количество ксенона в топливо, ток пучка, служащий показателем силы тяги, не изменяется. На самом деле, если мы добавим слишком много ксенона, он уменьшится. Что это значит? Мы сравнили один и тот же ток пучка между низким и высоким расходом ксенона, как показано на фотографии на рисунке 2, и заметили, что световое излучение в центре двигателя (в частности, красное) было сильным. Подобно астрономам, которые смотрят на цвет звезды, чтобы судить о ее температуре, мы можем получать различную информацию, глядя на цвет плазмы. Цвет излучения ионов ксенона в основном синий. Красный цвет обозначает излучение нейтральных атомов ксенона, возбужденных электронами, которые не могут набрать достаточно энергии для ионизации атомов ксенона. Поскольку мы смотрели на двигатель только снаружи, мы не получили никакой информации о глубине. Поэтому мы поместили внутрь оптоволоконный кабель, чтобы фактически измерить распределение плазмы, и определили, что эти события происходят в волноводе, а не в разрядной камере. Первоначальная роль волновода заключалась в распространении микроволн в разрядную камеру. Если электроны сталкиваются с атомами ксенона в волноводе, который должен их распространять, микроволны, предназначенные для достижения разрядной камеры, не передаются, и тяговые характеристики двигателя ухудшаются. Мы обнаружили такую ​​проблему во время наших дальнейших исследований после запуска Hayabusa.

Рисунок 2: Ток пучка (пропорциональный силе тяги) в зависимости от расхода ксенона при 30-44 Вт мощности микроволн

Внутренняя диагностика и улучшение производительности ионного двигателя

двигателя, мы посчитали, что будет эффективнее напрямую вводить ксенон между магнитами, где электроны периодически движутся, вместо того, чтобы подавать ксенон из волновода. Когда мы на самом деле применили несколько шаблонов к методу оптимальной подачи, производительность двигателя была улучшена, как показано на рисунке 3, и результаты были включены в конструкцию Hayabusa 2. В двигателе Hayabusa 2 сетка (три пунктирные линии на рис. 1) также были улучшены. Было сказано, что отверстия в сетке ускорителя должны быть как можно меньше, чтобы улучшить герметизацию газа, и что сетка экрана должна быть как можно тоньше, чтобы улучшить извлечение ионов. Hayabusa 2 был улучшен относительно консервативно. Ионный двигатель США был спроектирован так, чтобы быть чрезвычайно тонким с маленькими отверстиями, и поэтому я считаю, что мы можем немного улучшить сетку. Для Hayabusa 2 был принят метод впрыска топлива (улучшение A) и две дополнительные точки, то есть консервативно утонченная сетка экрана для сохранения прочности и решетка ускорителя с немного меньшим диаметром отверстия (улучшение B), и в результате сила тяги была улучшена на 25%.

Можно ли улучшить ионный двигатель? Как показано на рис. 2, обычный ионный двигатель с микроволновым питанием не показал никаких изменений в характеристиках независимо от того, насколько увеличена микроволновая мощность или расход ксенона в топливе. Это связано с тем, что электроны остаются в волноводе. На самом деле, в результате этого решения есть возможности для дальнейшего повышения производительности. В течение последнего года стало ясно, что электрически изолируя внутреннюю часть ионного двигателя и разделяя ее электрически, направления для электронов и ионов ограничены, а сила тяги может быть увеличена до 11,2 мН без увеличения СВЧ-диапазона. мощность (синяя область на рис. 3). Кроме того, в октябре прошлого года Ёситака Тани (Токийский университет), научный сотрудник DC1 Японского общества содействия науке и другие провели оптимизацию формы в блоке 1 мм и добились силы тяги, превышающей 11,2. мН. Каждый из компонентов ионного двигателя сложен и изготовлен из специальных материалов, поэтому его нельзя легко заменить при бюджете исследований всего в несколько миллионов иен в год. Однако благодаря сотрудничеству г-на Норио Окада, члена недавно созданной Группы передовых технологий обработки ISAS, многие детали могут быть изготовлены собственными силами по цене в десятки тысяч иен.

Рисунок 3: Результаты усовершенствования ионного двигателя с микроволновым разрядом
. Был достигнут ток пучка 192 мА (сила тяги 11,2 мН) при мощности микроволн 34 Вт и расходе 2,9 см3/мин.

Ограничение срока службы из-за ионного распыления

Что можно сказать о среднем сроке службы? В случае с Hayabusa катод нейтрализатора диктует ограничение срока службы системы ионного двигателя. Чтобы выбросить отрицательно заряженные электроны, стенки неизбежно должны получить их аналоги, т. е. положительные ионы. Когда на стенку попадают ионы, атомы на поверхности стенки выпрыгивают, как бильярдные шары, и распыляются. С другой стороны, поскольку источник электронов для нейтрализатора также является обязательным для системы микроволнового разряда, износ от ионов неизбежен. Как продлить срок службы источников электронов, используемых как в двигателях Холла, так и в ионных двигателях, является одной из текущих тем исследований в области технологии электрических двигателей. Даже внутри источника электронов для нейтрализатора микроволны и магниты создают плазму, аналогичную источнику ионов. В редких случаях Xe 2+ (двухзарядный ксенон), в котором отсутствуют два электрона. В ходе этого исследования было установлено, что Xe 2+ , который очень редко встречается в рабочей зоне ионного двигателя, может изнашивать стенку сильнее, чем большинство Xe + (однозарядный ксенон). Поэтому подавление генерации Xe 2+ важно для продления срока службы нейтрализатора. Столкновения с атомами ксенона в фазе, в которой еще не получено много энергии, могут подавить генерацию Xe 2+ более эффективно, когда микроволны ускоряют электроны. Поэтому для Hayabusa 2 скорость потока ксенона, помещенного в нейтрализатор, увеличивается примерно на 40%, чтобы подавить генерацию Xe 2+ . В ходе наземных испытаний на долговечность, предшествовавших запуску, по состоянию на конец марта 2017 года был достигнут рекорд в 40 000 часов, что намного больше, чем 15 000 часов, достигнутых Hayabusa, и испытания все еще продолжаются.

Международный конкурс электродвигателей

Как видно, даже после запуска Hayabusa и Hayabusa 2 исследователи и студенты ISAS постоянно проводят исследования в области технологии электрических двигателей в рамках ограниченного бюджета. Хотя эти исследования имеют определенное количество правил масштабирования и общие факторы физики плазмы, они содержат много факторов, специфичных для двигателя, и есть много методов, которые не описаны в статьях. Я сам приехал в UCLA в США на долгосрочную (годичную) зарубежную стажировку в сентябре 2016 года. Хотя ограничения по ITAR есть даже в UCLA, степень свободы увеличилась по сравнению с моим периодом стажировки в NASA. Здесь изучаются небольшие ионные двигатели с разрядом постоянного тока и полые катоды с большим током, и я надеюсь, что смогу усвоить знания, которые можно получить только на основе реального опыта работы, и использовать эти знания для будущей исследовательской деятельности. В настоящее время Соединенные Штаты планируют захватить астероид класса 10 тонн с помощью электрической двигательной установки мощностью 50 кВт и доставить его в зону гравитации Земли для использования в качестве базы для пилотируемых исследований астероидов. Кроме того, в 2017 году Space X планирует запустить спутниковый автобус на электрической тяге. Поскольку деятельность этих компаний не была задокументирована публично, я собрал информацию о них, полагаясь на сеть, которую построил на месте.

С момента начала своего практического применения в 2000-х годах технология электрических двигателей дала следующие результаты, в дополнение к образцу астероида, доставленному Хаябусой, который был первым в истории человечества.

  1. Спутник Artemis, не сумевший выйти на геосинхронную орбиту, был спасен и выведен на орбиту с помощью ионного двигателя (Европейское космическое агентство).
  2. Спутник с полностью электрической силовой установкой, оснащенный ионным двигателем Boeing, позволил снизить вес геостационарного спутника на 50 %, осуществив «двойной запуск» (стоимость запуска 2-тонного геостационарного спутника составляет менее 3 млрд иен за единицу, согласно на Falcon 9 компании Space X, США).
  3. С ионным двигателем был реализован сверхнизкоорбитальный спутник Земли GOCE за счет компенсации атмосферного трения на высоте 200 км, что было недостижимо ранее (Европейское космическое агентство).

В различных странах мира технология электрических двигателей привела к созданию технологических инноваций, основные технологии которых контролируются ITAR, чтобы избежать утечки в другие страны. Чтобы внедрить технологию электродвижения в Японии, японским инженерам необходимо самостоятельно внедрить двигатели Холла в практическое использование вслед за ионными двигателями и создать автобусы-спутники, которые, как ожидается, будут иметь определенный спрос.