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Propulsión eléctrica de alta potencia

Prueba HiPEP

La propulsión eléctrica de alta potencia ( HiPEP ) es una variación del propulsor iónico para su uso en aplicaciones de propulsión eléctrica nuclear. [1] [2] [3] Fue probado en tierra en 2003 por la NASA y estaba destinado a ser utilizado en el Jupiter Icy Moons Orbiter , que fue cancelado en 2005.

Teoría

El propulsor HiPEP se diferencia de los propulsores iónicos anteriores porque los iones de xenón se producen utilizando una combinación de microondas y campos magnéticos . La ionización se logra mediante un proceso llamado Resonancia Ciclotrónica Electrónica (ECR). En la ECR, la pequeña cantidad de electrones libres presentes en el gas neutro giran alrededor de las líneas del campo magnético estático. La frecuencia de las microondas inyectadas se ajusta para que coincida con esta girofrecuencia y se establece una resonancia. La energía se transfiere desde la parte polarizada de la derecha de la microondas a los electrones. Esta energía luego se transfiere al gas/ plasma a granel a través de las raras -pero importantes- colisiones entre electrones y neutros. Durante estas colisiones, los electrones pueden liberarse de los neutros, formando pares ion-electrón. El proceso es un medio altamente eficiente para crear un plasma en gases de baja densidad. Anteriormente, los electrones necesarios eran proporcionados por un cátodo hueco . [4]

Presupuesto

El propulsor en sí pertenece a la clase de 20-50 kW, con un impulso específico de 6.000-9.000 segundos y una capacidad de producción de propulsante superior a 100 kg/kW. [2] El objetivo del proyecto, a junio de 2003, era alcanzar un nivel de preparación tecnológica de 4-5 en 2 años.

El prototipo previo al HiPEP produjo 670  milinewton ( mN ) de empuje a un nivel de potencia de 39,3 kW utilizando 7,0 mg/s de combustible, lo que dio un impulso específico de 9620 s. [2] [5] Reducido a 24,4 kW, el HiPEP utilizó 5,6 mg/s de combustible, lo que dio un impulso específico de 8270 s y 460 mN de empuje.

Historial de proyectos y desarrollo

La fase 1 del desarrollo del HiPEP concluyó a principios de 2003. [6] Se completó el diseño conceptual del propulsor y se concluyeron las pruebas de los componentes individuales. Se construyó un propulsor de laboratorio a escala real para la fase 2 del desarrollo del HiPEP. Sin embargo, con la cancelación de la misión Jupiter Icy Moon Orbiter en 2005, el desarrollo del HiPEP también se detuvo. [7] Antes de la cancelación, el HiPEP completó una prueba de desgaste de 2000 horas. [8] [9]

Véase también

Referencias

  1. ^ El Centro de Investigación Glenn. NASA.
  2. ^ abc PROGRAMA DE PROPULSIÓN ELÉCTRICA DE ALTA POTENCIA (HiPEP). Centro de Investigación Glenn – NASA. 22 de diciembre de 2008.
  3. ^ "El propulsor iónico de propulsión eléctrica de alta potencia (HiPEP) NASA/TM—2004-213194 AIAA–2004–3812"..
  4. ^ Foster, John; Haag, Tom; Patterson, Michael; Williams, George J.; Sovey, James S.; Carpenter, Christian; Kamhawi, Hani; Malone, Shane; Elliot, Fred (1 de septiembre de 2004). "El propulsor iónico de propulsión eléctrica de alta potencia (HiPEP)" (PDF) . nasa.gov . Consultado el 6 de febrero de 2024 .
  5. ^ [1] Página 8 del informe HiPEP de septiembre de 2004 NASA/TM—2004-213194
  6. ^ Proyecto HiPEP enero de 2004
  7. ^ "Propulsores iónicos enrejados". Más allá de NERVA . 2019-04-06 . Consultado el 2024-02-07 .
  8. ^ Herman, Daniel A. (2010). "Estado de la prueba de larga duración del propulsor de xenón evolutivo (NEXT) de la NASA después de 30.352 horas de funcionamiento" (PDF) .
  9. ^ Williams, George J.; Hickam, Tyler A.; Haag, Thomas W.; Foster, John E.; Patterson, Michael J. (2005). "Análisis preliminar del desgaste tras una prueba de desgaste de 2000 h del propulsor iónico HiPEP" (PDF) . Consultado el 6 de febrero de 2024 .

Enlaces externos