PESAWAT luar angkasa yang menggunakan propulsi listrik dapat segera lebih terlindungi dari Pengaruh knalpotnya sendiri, berkat simulasi baru dengan superkomputer.
Propulsi listrik adalah alternatif yang lebih efisien dibandingkan dengan roket kimia tradisional dan semakin banyak digunakan dalam misi luar angkasa. Teknologi ini pertama kali diterapkan pada prototipe di misi Deep Space 1 Punya NASA tahun 1998 dan SMART-1 Punya Badan Antariksa Eropa (ESA) pada 2003. Teknologi ini kemudian digunakan dalam misi sains besar seperti misi Dawn dan Psyche Punya NASA menuju sabuk asteroid. Bahkan, Terdapat rencana Demi menggunakannya pada stasiun luar angkasa Lunar Gateway Punya NASA.
Konsep di balik propulsi listrik adalah arus listrik yang mengionisasi atom gas Independen, seperti xenon atau krypton, yang disimpan di pesawat luar angkasa. Proses ionisasi ini menghasilkan Mega ion dan elektron. Prinsip yang disebut Hall effect menciptakan medan listrik yang mempercepat ion dan elektron tersebut, menyalurkan mereka menjadi semburan berwarna biru yang khas dengan kecepatan lebih dari 60.000 km/jam. Karena itu, sistem propulsi listrik juga disebut sebagai mesin ion.
Menurut hukum ketiga Sir Isaac Newton, setiap aksi menghasilkan reaksi yang sama besar dan berlawanan arah. Semburan ion yang keluar dari pesawat luar angkasa menciptakan dorongan.
Tetapi, karena semburan ion cukup tipis meskipun bergerak dengan kecepatan tinggi, impuls yang dihasilkan Kagak sekuat roket kimia. Meskipun begitu, mesin ion membutuhkan lebih sedikit bahan bakar dan mengurangi massa peluncuran, sehingga mengurangi biaya, serta Kagak Segera menghabiskan bahan bakar seperti roket kimia.
Kekuatan Demi medan elektromagnetik biasanya disuplai oleh panel surya. Oleh karena itu, teknologi ini kadang disebut sebagai solar electric propulsion. Tetapi, Demi misi yang lebih jauh dari Mentari, di mana sinar Mentari lebih lemah, daya nuklir seperti radioisotope thermoelectric generators (RTG) juga dapat digunakan Demi mendukung propulsi listrik.
Meskipun propulsi listrik telah matang dan digunakan dalam berbagai misi, teknologi ini belum sempurna. Salah satu masalah utamanya adalah semburan ion dapat merusak pesawat luar angkasa. Meskipun semburan diarahkan menjauh dari pesawat, elektron dalam semburan dapat berbalik arah, bergerak melawan arah semburan, dan menabrak pesawat luar angkasa, merusak panel surya, antena komunikasi, dan komponen lainnya. Tentu saja, ini berbahaya bagi pesawat.
“Demi misi yang berlangsung bertahun-tahun, mesin propulsi listrik harus beroperasi dengan Fasih dan konsisten dalam waktu lelet,” kata Chen Cui dari University of Virginia School of Engineering and Applied Science dalam sebuah pernyataan.
Sebelum solusi dapat diterapkan Demi melindungi pesawat luar angkasa dari elektron yang berbalik arah ini, perilaku elektron dalam semburan mesin ion perlu dipahami terlebih dahulu. Inilah peran Cui dan Joseph Wang dari University of Southern California. Mereka melakukan simulasi superkomputer terhadap semburan mesin ion, memodelkan perilaku termodinamika elektron dan bagaimana mereka memengaruhi Tanda khas semburan secara keseluruhan.
“Partikel-partikel ini mungkin kecil, tetapi gerakan dan energinya memainkan peran Krusial dalam menentukan dinamika makroskopik semburan yang dihasilkan oleh mesin propulsi listrik,” kata Cui.
Cui dan Wang menemukan elektron dalam semburan berperilaku berbeda tergantung pada suhu dan kecepatannya. “Elektron itu seperti kelereng yang terisi penuh dalam sebuah tabung,” kata Cui.
“Di dalam semburan, elektron panas dan bergerak Segera. Suhu mereka Nyaris Kagak berubah Kalau mengikuti arah semburan. Tetapi, Kalau ‘kelereng’ keluar dari tengah tabung, mereka mulai mendingin. Pendinginan ini lebih banyak terjadi pada arah yang tegak lurus terhadap arah semburan.”
Dengan kata lain, elektron di inti semburan yang bergerak paling Segera Mempunyai suhu yang relatif konstan. Tetapi elektron di luar inti semburan mendingin lebih Segera, melambat, dan keluar dari semburan, sehingga berpotensi kembali ke pesawat luar angkasa.
Dengan pemahaman baru ini tentang perilaku elektron dalam semburan ion, para ilmuwan dapat memasukkan Intervensi ini ke dalam desain mesin propulsi listrik masa depan. Mereka dapat mencari Langkah Demi membatasi Pengaruh balik (back-scatter) atau mungkin mengarahkan elektron agar tetap berada di inti semburan. Pada akhirnya, ini dapat membantu misi yang menggunakan propulsi listrik Demi menjangkau lebih jauh dan bertahan lebih lelet, didorong oleh semburan ion biru yang lembut. (Space/Z-3)
