Credito d'immagine: NASA / JPL
Un nuovo design del motore a ioni, in esame per la missione Jupiter Icy Moons Orbiter della NASA, è stato testato con successo. Questo è stato il primo test delle prestazioni del sistema ionico allo xeno allo xeno nucleare, che utilizzerà un reattore nucleare per generare elettricità per il motore ionico del veicolo spaziale - i precedenti motori ionici, come su Deep Space 1 e SMART-1, sono alimentati a energia solare. Il nuovo motore ha funzionato con 10 volte la spinta di Deep Space 1 e dovrebbe essere in grado di funzionare per 10 anni; abbastanza tempo per visitare ciascuna delle lune ghiacciate di Giove che sono potenziali candidati per la vita.
Un nuovo design del motore di propulsione ionica, una delle numerose tecnologie di propulsione candidate studiate dal Project Prometheus della NASA per un possibile utilizzo nella proposta missione di Giove Icy Moons Orbiter, è stato testato con successo da un team di ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California.
L'evento ha segnato il primo test delle prestazioni del motore a ioni Nenlear Electric Xenon Ion System (Nexis) nelle condizioni operative ad alta efficienza, alta potenza e alta spinta necessarie per l'uso in applicazioni di propulsione elettrica nucleare. Per questo test il motore Nexis è stato alimentato utilizzando energia elettrica di utilità commerciale. I motori a ioni utilizzati sul proposto veicolo spaziale Jupiter Icy Moons Orbiter trarrebbero la loro potenza da un reattore nucleare spaziale di bordo. I motori a ioni, o propulsori elettrici, avrebbero spinto l'orbita attorno a ciascuno dei mondi ghiacciati in orbita attorno a Giove - Ganimede, Callisto ed Europa - per condurre una vasta esplorazione a distanza ravvicinata della loro composizione, storia e potenziale per sostenere la vita.
"Il primo giorno di test delle prestazioni, il propulsore Nexis ha dimostrato una delle massime efficienze di qualsiasi propulsore ionico allo xeno mai testato", ha affermato il dott. James Polk, il principale investigatore del motore a ioni in fase di sviluppo presso JPL.
Il test è stato condotto il 12 dicembre, nella stessa camera a vuoto di JPL, dove all'inizio dell'anno, il propulsore di ioni di riserva di volo Deep Space 1 ha stabilito il record di resistenza di tutti i tempi di 30.352 ore (quasi 3,5 anni) di funzionamento continuo. Il motore Nexis funzionava a un livello di potenza di oltre 20 chilowatt, quasi 10 volte quello del propulsore Deep Space 1, che consente una maggiore spinta e, in definitiva, velocità dei veicoli spaziali più elevate per una data massa di veicoli spaziali. È progettato per elaborare due tonnellate metriche di propellente, 10 volte la capacità del motore Deep Space 1, e funzionare per 10 anni, da due a tre volte la durata del propulsore Deep Space 1.
I membri del team che lavorano sul motore Nexis hanno anche contribuito a sviluppare il primo motore ionico mai pilotato nella missione Deep Space 1 di grande successo della NASA, che ha convalidato 12 tecnologie avanzate ad alto rischio, tra cui l'uso del primo motore ionico nello spazio.
"Il propulsore Nexis è un discendente più grande e ad alte prestazioni del propulsore Deep Space 1 che raggiunge la sua straordinaria durata sostituendo il metallo, precedentemente utilizzato in componenti chiave, con materiali avanzati a base di carbonio", ha dichiarato Tom Randolph, responsabile del programma Nexis di JPL . "Le prestazioni rivoluzionarie del propulsore derivano da un ampio processo di progettazione che comprende simulazioni che utilizzano modelli dettagliati di computer sviluppati e validati con il test di vita di Deep Space 1 e altri dati di test dei componenti."
A differenza delle bruciature brevi e ad alta spinta della maggior parte dei motori a razzo chimici che utilizzano combustibili solidi o liquidi, il motore a ioni emette solo un debole bagliore blu di atomi di xeno caricati elettricamente - lo stesso gas presente nei tubi flash fotografici e in molte lampadine del faro. La spinta dal motore è delicata quanto la forza esercitata da un foglio di carta tenuto nel palmo della mano. A lungo termine, tuttavia, il motore può erogare 20 volte più spinta per chilogrammo di carburante rispetto ai razzi tradizionali.
La chiave della tecnologia ionica è l'elevata velocità di scarico. Il motore a ioni può funzionare con poche centinaia di grammi di propellente al giorno, rendendolo leggero. Meno peso significa meno costi di lancio, ma un veicolo spaziale a propulsione ionica può andare molto più veloce e più lontano di qualsiasi altro veicolo spaziale.
"Questo test, in combinazione con il recente test del motore a ioni di propulsione elettrica ad alta potenza presso il Glenn Research Center della NASA, è un altro esempio dei progressi che stiamo facendo nello sviluppo delle tecnologie necessarie per supportare le missioni di esplorazione spaziale di punta in tutto il sistema solare e oltre ", Ha affermato Alan Newhouse, direttore del Progetto Prometeo. "Abbiamo sfidato il nostro team con obiettivi prestazionali difficili e stanno dimostrando la loro capacità di essere creativi nel superare le sfide tecniche".
Il Progetto Prometheus della NASA sta facendo investimenti strategici nel campo della fissione nucleare spaziale e nelle tecnologie di propulsione elettrica che consentirebbero una nuova classe di missioni nel Sistema Solare esterno, con capacità ben superiori a quelle possibili con i sistemi di propulsione e potenza attuali. La prima missione in studio, Jupiter Icy Moon Orbiter, sarebbe stata lanciata nel prossimo decennio e avrebbe fornito alla NASA capacità scientifiche e di telecomunicazione significativamente migliorate e opzioni di progettazione della missione. Invece di generare solo centinaia di watt di elettricità come le missioni Cassini o Galileo, che utilizzavano generatori termoelettrici a radioisotopi, il Jupiter Icy Moons Orbiter poteva avere fino a decine di migliaia di watt di potenza, aumentando il potenziale ritorno della scienza molte volte.
Lo sviluppo del motore ionico Nexis è stato condotto da un team di ingegneri della JPL; Aerojet, Redmond, Wash .; Boeing Electron Dynamic Devices, Torrance, Calif .; Marshall Space Flight Center della NASA, Huntsville, Ala .; Colorado State University, Fort Collins, Colo .; Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia; e la Aerospace Corporation, Los Angeles, California.
Per ulteriori informazioni sul Progetto Prometeo su Internet, visitare: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
Informazioni sulla missione proposta di Giove Icy Moons Orbiter sono disponibili su: NASA Jimo MIssion.
Fonte originale: Comunicato stampa NASA / JPL
