Prace nad silnikami plazmowymi nowej generacji
Silniki jonowe wykorzystują energię elektryczną do wytwarzania naładowanych cząstek paliwa, zwykle ksenonu w postaci gazowej, i przyspieszają je do bardzo dużych prędkości. Prędkość wyrzutu konwencjonalnych silników rakietowych jest ograniczona przez energię chemiczną magazynowaną w wiązaniach molekularnych paliwa. Natomiast silniki jonowe ogranicza z zasady dostępna energia elektryczna w statku kosmicznym, ale w praktyce są one dużo bardziej wydajne niż silniki chemiczne. Do najbardziej zaawansowanych napędów jonowych należą silniki HDLT. Działają one na różnych paliwach i są trwalsze niż konwencjonalne silniki rakietowe. Naukowcy zainicjowali projekt HPH.COM (Heliconplasmahydrazine.COmbinedMicro) aby stworzyć nowy silnik plazmowy oparty na technologii helikonowych częstotliwości radiowych. Dzięki unijnemu dofinansowaniu uczeni badali jego zastosowanie w miniaturowym satelicie, aby przeprowadzić niskokosztową misję demonstracyjną. Studium wykonalności objęło także analizę możliwości opracowania silnika uniwersalnego do kontroli wysokości i położenia na orbicie. Łączy on tryb plazmowy, o małej mocy i wysokiej wydajności, oraz tryb hydrazynowy, cechujący się dużą mocą i małą wydajnością. W tym celu partnerzy projektu HPH.COM przygotowali specjalne narzędzia do symulacji plazmy, umożliwiające szczegółowe badanie złożonych zjawisk fizycznych. Modele numeryczne, a także intensywne prace doświadczalne, pozwoliły na opracowanie innowacyjnej technologii helikonowej o znacząco wyższej wydajności jonizacji w porównaniu z konwencjonalnymi helikonowymi źródłami plazmy. Model inżynieryjny silników przetestowano w trzech oddzielnych laboratoriach, aby przyspieszyć jego budowę. Zaprojektowano też i wyprodukowano makietę minisatelity, która umożliwi przetestowanie nowej technologii w warunkach lotu. Silnik ma budowę modułową, jest łatwy w montażu i demontażu i może zostać przystosowany do dowolnej rakiety nośnej. Dzięki długiej żywotności oraz możliwości wykorzystywania wielu różnych gazów, technologia HPH.COM powinna być bardzo atrakcyjna dla wielu misji kosmicznych, w tym obserwacji Ziemi i telekomunikacji. Łączący wysoką wydajność z niskimi kosztami silnik powinien przyczynić się do poprawy konkurencyjności europejskiego przemysłu kosmicznego.
Słowa kluczowe
Silniki plazmowe, silniki rakietowe, silniki jonowe, statek kosmiczny, gaz ksenonowy, silniki HDLT
