Ttv24h.vn

Những câu chuyện nóng hổi, ​​những tiêu đề tin tức mới nhất về thời sự, kinh doanh và giải trí từ Việt Nam.

Thử nghiệm một động cơ đẩy plasma dựa trên i-ốt mới trên quỹ đạo

Phóng / Phiên bản beta của xung mới đang chạy.

Tin tưởng tôi

Hầu hết mọi người có lẽ quen thuộc với iốt bởi vai trò của nó như một chất khử trùng. Nhưng nếu bạn thức khuya trong quá trình hóa học ở trường trung học, bạn có thể đã xem một chương trình mà bột i-ốt được làm nóng lên. Do nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi rất gần nhau ở áp suất khí quyển nên khi đun nóng iot sẽ dễ tạo thành chất khí màu tím. Ở áp suất thấp, nó chuyển trực tiếp từ trạng thái rắn sang thể khí, một quá trình được gọi là thăng hoa.

Hóa ra, điều này có thể khiến nó trở thành nhiên liệu lý tưởng cho một dạng máy đẩy tàu vũ trụ hiệu quả cao được gọi là máy đẩy ion. Trong khi nó đã được coi là một ứng cử viên đầy hứa hẹn trong một thời gian, một công ty thương mại có tên ThrustMe hiện đang thông báo rằng họ đã trình diễn một động cơ đẩy chạy bằng i-ốt trong không gian lần đầu tiên.

cường độ ion

Tên lửa dựa vào phản ứng hóa học để đẩy một khối lượng lớn vật chất ra ngoài càng nhanh càng tốt, cho phép chúng tạo ra lực đẩy đủ để nâng một thứ gì đó vào không gian. Nhưng đó không phải là cách hiệu quả nhất để tạo thanh toán – chúng tôi kết thúc hiệu quả giao dịch để có được gói nhanh cần thiết để đánh bại lực hấp dẫn. Khi ở trong không gian, nhu cầu về tốc độ biến mất; Chúng ta có thể sử dụng các phương tiện hiệu quả hơn để trục xuất vật chất, bởi vì tốc độ gia tốc chậm hơn có thể chấp nhận được để di chuyển mọi vật giữa các quỹ đạo khác nhau.

Nhà vô địch hiệu quả hiện tại là bộ đẩy ion, hiện đã được sử dụng Trên một số tàu vũ trụ. Nó hoạt động bằng cách sử dụng điện (thường được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời) để tách một điện tử khỏi một nguyên tử trung hòa, tạo ra một ion. Sau đó, lưới điện nhiễm điện sẽ sử dụng các tương tác điện từ để đẩy nó ra khỏi tàu vũ trụ với tốc độ cao, tạo ra lực đẩy. Các ion cuối cùng bị đẩy ra ngoài với tốc độ có thể lớn hơn mức độ lớn mà một động cơ hóa học có thể tạo ra.

READ  Máy gia tốc hạt mini này cung cấp các tia laser nhỏ với hứa hẹn lớn

Một lượng vật chất tương đối nhỏ có thể được gia tốc ngay lập tức, vì vậy điều này không thể tạo ra bất cứ thứ gì gần với lượng lực đẩy được tạo ra trong một khoảng thời gian ngắn của tên lửa hóa học. Nhưng nó sử dụng ít vật liệu hơn nhiều để tạo ra cùng một lượng lực đẩy, và có thể dễ dàng tạo ra một gia tốc tương đương nếu có đủ thời gian. Nói cách khác, nếu bạn có thể kiên nhẫn về khả năng tăng tốc của mình, động cơ ion có thể làm được điều tương tự ở dạng sử dụng ít khối lượng hơn và ít không gian hơn. Đây là hai cân nhắc rất quan trọng trong tàu vũ trụ.

Điều quan trọng là làm cho điều này hoạt động trên ngân sách năng lượng của tàu vũ trụ là một vật liệu có thể ion hóa mà không cần nhiều năng lượng. Hiện tại, vật liệu ưa thích là xenon, một loại khí dễ bị ion hóa và được tìm thấy ở vài hàng bên dưới bảng tuần hoàn, có nghĩa là mỗi ion của nó đều tương đối nặng. Nhưng xenon có những mặt trái của nó. Nó tương đối hiếm (chỉ 1 phần trên 10 triệu trong khí quyển của chúng ta) và phải được bảo quản trong các bình chứa áp suất cao, loại bỏ một số trọng lượng tiết kiệm được.

Nhập iốt

Iốt dường như là một chất thay thế lý tưởng. Nó đứng sau xenon trong bảng tuần hoàn và thường được tìm thấy dưới dạng phân tử được tạo thành từ hai nguyên tử iot, vì vậy nó có khả năng tạo ra nhiều lực đẩy hơn cho mỗi nguyên tố bị đẩy ra ngoài. Nó dễ dàng hơn để ion hóa xenon, vì nó mất ít hơn 10% năng lượng để mất đi một điện tử. Và không giống như xenon, nó vui vẻ tồn tại dưới dạng chất rắn trong các điều kiện liên quan, giúp việc bảo quản trở nên đơn giản hơn nhiều. Chỉ cần một chút sưởi ấm sẽ biến nó thành khí cần thiết để chạy động cơ ion.

READ  Khi một bác sĩ phẫu thuật mắc bệnh Covid-19: 'Tôi chưa bao giờ đối mặt với thực tế của cái chết'

Nhược điểm lớn là nó là vật liệu dễ ăn mòn, điều này đã buộc ThrustMe phải sử dụng gốm cho hầu hết các vật liệu mà nó có thể tiếp xúc.

Thiết kế bộ đẩy bao gồm một bình nhiên liệu rắn chứa đầy i-ốt có thể được làm nóng bằng máy sưởi điện trở chạy bằng các tấm pin mặt trời. Bản thân i-ốt nằm bên trong một vật liệu nhôm oxit xốp ngăn không cho nó phân hủy khỏi những rung động mà nó trải qua khi phóng (oxit nhôm là 95% không gian mở, vì vậy nó không tốn nhiều nhiên liệu). Bể được kết nối với buồng ion hóa thông qua một ống nhỏ; Khi hệ thống được làm mát sau khi sử dụng, đủ iốt sẽ đông đặc trong ống này để cách ly nhiên liệu với thế giới bên ngoài.

Khi ở trong buồng ion hóa, khí iốt bị bắn phá bằng các điện tử, làm bất hoạt các điện tử khác, dẫn đến sự hình thành plasma. Sau đó, lưới điện lân cận đã tăng tốc các ion dương từ plasma này, tạo ra một lực đẩy. Các electron được tách ra từ plasma và tiêm vào chùm ion để giữ cho mọi thứ trung hòa về điện.

Bộ chiết nhiệt được gắn vào các thiết bị điện tử và thành ống i-ốt, với nhiệt được tái chế thành nhiên liệu i-ốt khi bộ đẩy được giải phóng. Điều này đã giữ cho nhu cầu năng lượng để hóa hơi iốt xuống 1 watt khi bộ đẩy đạt trạng thái ổn định.

READ  Những bức ảnh mới tuyệt vời về Sao Mộc tiết lộ chi tiết của bầu khí quyển trong một ánh sáng khác (video)

Toàn bộ thiết lập cực kỳ nhỏ gọn, chiếm không gian tương đương với một khối lập phương dài 10 cm mỗi cạnh và chỉ nặng 1,2 kg. Theo một số biện pháp, nó hoạt động tốt hơn động cơ xenon tới 50%.

Bản trình diễn dựa trên không gian

Các thiết bị làm việc được vận chuyển trên các khối hình khối 12 mô-đun nặng khoảng 20 kg được gọi là Beihangkongshi-1. Và trong khoảng hơn hai năm trở lại đây, thiết bị đẩy đã được sử dụng nhiều lần để xử lý việc di chuyển vệ tinh nhằm tránh các vụ va chạm có thể xảy ra. Theo dõi vệ tinh và giám sát bộ đẩy trên tàu cho thấy bộ đẩy dựa trên i-ốt hoạt động chính xác như nó đã làm trong quá trình thử nghiệm trên mặt đất.

Điều quan trọng cần nhắc lại là lượng lực đẩy thực tế là nhỏ nhất – khoảng 0,8 milinewtons trong quá trình hoạt động. Nhưng thiết bị đẩy có thể dễ dàng duy trì điều đó trong hơn một giờ, cung cấp đủ lực đẩy để di chuyển nó lên quỹ đạo cao hơn vài trăm mét. Vì vậy, mặc dù không có gì có thể được đưa vào quỹ đạo, nhưng thiết bị ThrustMe chắc chắn có thể di chuyển mọi thứ vào quỹ đạo khá tốt.

Hạn chế lớn một lần nữa là tốc độ. Nó chỉ di chuyển chậm, mất khoảng 10 phút để iốt nóng lên đủ để chất đẩy bắt đầu hoạt động. Nếu cần điều động khẩn cấp, nó sẽ không cắt nó. Nhưng, giả sử không có ai vụ nổ vệ tinh Trong vùng lân cận của bạn, hầu hết các mối nguy hiểm vệ tinh có thể được xác định trước.

bản chất nóng nảy, Năm 2021. DOI: 10.1038 / s41586-021-04015-y (Về DOIs).