Tohoku University의 한 연구원은 고전력 무전극 플라즈마 추진기를 크게 개선하여 더 깊은 우주 탐사에 더 가까워졌습니다.
자기 노즐 rf 플라즈마 스러스터는 Tohoku University의 Mega hpt 진공 챔버에서 작동했습니다. 크레딧: Kazunori Takahashi
전기 추진 기술의 이러한 발전은 자동차, 기차 및 항공기와 같은 육상 운송의 혁신이 해당 산업을 변화시킨 것과 같은 방식으로 우주 산업을 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
전기 추진은 추진제를 가속하고 우주선을 추진하는 추진력을 생성하기 위해 전자기장을 이용하는 기술입니다. 우주 기관은 우주 탐사의 미래로 전기 추진 기술을 개척했습니다.
이미 그리드 이온 추진기 및 홀 추진기와 같은 전기 추진 장치를 사용하여 여러 우주 임무를 성공적으로 완료했습니다. 태양광 발전은 추진제가 이온화, 즉 플라즈마가 되고 전자기장에 의해 가속될 때 추력 에너지로 변환됩니다. 그러나 이러한 장치에 필요한 전극은 특히 고전력 수준에서 플라즈마에 노출되어 손상되기 때문에 수명을 제한합니다.
이를 피하기 위해 과학자들은 무전극 플라즈마 추진기로 전환했습니다. 이러한 기술 중 하나는 무선 주파수(rf)를 활용하여 플라즈마를 생성합니다. 안테나는 플라즈마를 생성하기 위해 원통형 챔버로 전파를 방출하며, 여기서 자기 노즐은 플라즈마를 채널링하고 가속하여 추진력을 생성합니다. MN rf 플라즈마 추진기 또는 때때로 알려진 헬리콘 추진기는 단순성, 작동 유연성 및 잠재적으로 높은 추진력 비율을 제공합니다.
그러나 MN rf 플라즈마 추진기의 개발은 rf 전력의 추력 에너지로의 변환 효율로 인해 방해를 받았습니다. 초기 실험은 한 자릿수 전환율을 생성했지만 최근 연구에서는 20%의 완만한 결과에 도달했습니다.
최근 연구에서 Tohoku University 전기 공학과의 Kazunori Takahashi 교수는 30%의 변환 효율을 달성했습니다.
성숙한 전기 추진 장치는 비싸고 충분한 양을 공급하기 어려운 크세논 가스를 사용하는 경우가 많지만 현재 아르곤 추진제로 30% 효율을 얻었습니다. 이것은 MN rf 플라즈마 추진기가 비용과 지구로부터의 자원 부하를 줄일 것임을 나타냅니다.
"첨단형 자기장을 적용하면 일반적으로 플라즈마 소스 벽에서 발생하는 에너지 손실이 억제됩니다."라고 Takahashi는 말했습니다. "이 돌파구는 고출력 우주 운송 기술의 발전을 위한 문을 엽니다."
참조: Kazunori Takahashi, 10년 2022월 XNUMX일, "자기 노즐 플라즈마 추진기에서 무선 주파수 전력에서 추력 에너지로의 XNUMX% 변환 효율", 과학 보고서.
DOI: 10.1038/s41598-022-22789-7
