Scott Hall hace algunos ajustes finales en el propulsor antes de que comience la prueba. Crédito:NASA
Un motor espacial avanzado en marcha para impulsar a los humanos a Marte ha batido los récords de corriente de funcionamiento, poder y empuje para un dispositivo de este tipo, conocido como un propulsor Hall.
El desarrollo del propulsor fue dirigido por Alec Gallimore, Profesor de ingeniería aeroespacial de la Universidad de Michigan y Decano de Ingeniería Robert J. Vlasic.
Los propulsores Hall ofrecen una propulsión de naves espaciales basada en plasma excepcionalmente eficiente al acelerar pequeñas cantidades de propulsor muy rápidamente utilizando campos eléctricos y magnéticos. Pueden alcanzar velocidades máximas con una pequeña fracción del combustible requerido en un cohete químico.
"Las misiones a Marte están en el horizonte, y ya sabemos que los propulsores Hall funcionan bien en el espacio, "Dijo Gallimore." Pueden optimizarse para transportar equipos con un mínimo de energía y propulsor en el transcurso de un año más o menos, o por velocidad, llevando a la tripulación a Marte mucho más rápido ".
El desafío es hacerlos más grandes y poderosos. El X3, un propulsor Hall diseñado por investigadores de la U-M, NASA y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, rompió el récord de empuje anterior establecido por un propulsor Hall, llegando a 5.4 newtons de fuerza en comparación con 3.3 newtons. La mejora en el empuje es especialmente importante para la misión con tripulación:significa una aceleración más rápida y tiempos de viaje más cortos. El X3 también duplicó con creces el récord de corriente de funcionamiento (250 amperios frente a 112 amperios) y funcionó a una potencia ligeramente superior (102 kilovatios frente a 98 kilovatios).
El X3 es uno de los tres prototipos de "motores de Marte" que se convertirán en un sistema de propulsión completo con fondos de la NASA. Scott Hall, estudiante de doctorado en ingeniería aeroespacial en la U-M, llevó a cabo las pruebas en el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, junto con Hani Kamhawi, un científico investigador de la NASA Glenn que ha estado muy involucrado en el desarrollo del X3. Los experimentos fueron la culminación de más de cinco años de construcción, probando y mejorando el propulsor.
Un plano lateral del X3 disparando a 50 kilovatios. Crédito:NASA
NASA Glenn, que se especializa en propulsión eléctrica solar, Actualmente alberga la única cámara de vacío en los EE. UU. que puede manejar el propulsor X3. El propulsor produce tanto escape que las bombas de vacío en otras cámaras no pueden mantener el ritmo. Luego, El xenón que se ha disparado desde la parte trasera del motor puede volver a la columna de plasma, enturbiando los resultados. Pero a partir de enero de 2018, una actualización de la cámara de vacío en el laboratorio de Gallimore permitirá las pruebas de X3 directamente en la U-M.
Por ahora, el equipo X3 consiguió una ventana de prueba desde finales de julio hasta agosto de este año, comenzando con cuatro semanas para instalar el soporte de empuje, monte el propulsor y conecte el propulsor con xenón y fuentes de alimentación eléctrica. Hall había construido un soporte de empuje personalizado para soportar el peso de 500 libras del X3 y soportar su fuerza, ya que los soportes existentes colapsarían debajo de él. Durante todo el proceso, Hall y Kamhawi fueron apoyados por investigadores de la NASA, ingenieros y técnicos.
"El gran momento es cuando cierras la puerta y bombeas la cámara, "Dijo Hall.
Después de 20 horas de bombeo para lograr un vacío similar a un espacio, Hall y Kamhawi pasaron jornadas de 12 horas probando el X3.
Incluso las pequeñas roturas se sienten como grandes problemas cuando se necesitan días para devolver gradualmente el aire a la cámara. entrar para hacer la reparación y volver a bombear el aire. Pero a pesar de los desafíos, Hall y Kamhawi llevaron el X3 a su potencia récord, actual y empuje durante los 25 días de prueba.
Mirando hacia el futuro, el X3 finalmente se integrará con las fuentes de alimentación que está desarrollando Aerojet Rocketdyne, un fabricante de propulsión de cohetes y misiles y líder en la subvención del sistema de propulsión de la NASA. En la primavera de 2018, Hall espera volver a la NASA Glenn realizando una prueba de 100 horas del X3 con el sistema de procesamiento de energía de Aerojet Rocketdyne.
