מנוע הליקון דו-שכבתי

מנוע הליקון דו-שכבתי הוא אב טיפוס של מנוע פלזמה שפותח למטרות הנעה בחלל. הוא נוצר על ידי המדען אוסטרלי ד"ר כריסטין צ'ארלס, ומבוסס על טכנולוגיה שהומצאה על ידי פרופ 'רוד בוזוול, שניהם מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה.

העיצוב אומת על ידי סוכנות החלל האירופית, המשתתפת בפיתוח שלו.

תאוריה

מנוע הליקון דו-שכבתי (HDLT) הוא סוג של מנוע פלזמה, אשר פולט גז מיונן במהירות גבוהה כדי לספק דחף לחללית. במדחף זה, הגז מוזרק לתוך תא דמוי צינור (צינור המקור) עם קצה אחד פתוח. גלי רדיו במתח (13.56 MHz בעיצוב אב הטיפוס) נישלחים לאנטנה מיוחדת העוטפת את התא. הקרינה האלקטרומגנטי הנפלטת מהאנטנה גורמת לגז להישבר וליצור פלזמה. האנטנה גורמת לגל הליקון בפלזמה, אשר בתורו מחמם לפלזמה נוספת. למכשיר יש שדה מגנטי קבוע פחות או יותר בצינור המקור (המסופק על ידי סולנואידים באב הטיפוס), אבל השדה המגנטי נחלש ומהירות יורדת במרחק מה מצינור המקור, מה שאלול להיחשב כסוג של זרבובית מגנטית. בפועל, יש הבדל ברור בין הפלזמה בצפיפות הגבוהה בתוך אזור המקור, והפלזמה בצפיפות הנמוכה בפליטה, אשר מזוהה עם השינוי החד בפוטנציאל חשמלי (שנובע הירידת השדה המגנטי).  תכונות הפלזמה משתנות במהירות על פני גבול זה, אשר ידוע כשכבה כפולה חשמלית. הפוטנציאל החשמלי הוא הרבה יותר גבוה בתוך אזור המקור מאשר בפליטה, וזה משרת את שתי המטרות: לרתק את רוב האלקטרונים, ולהאיץ יונים הרחק מאזור מקור. די אלקטרונים בורחים מאזור המקור כדי להבטיח שהפלזמה בפליטה היא ניטראלית. כמו רוב המכשירים הנעים באמצעות יוניים, HDLT הוא מדחף בעל דחף נמוך, אבל בעל דחף סגולי גבוה (ISP). תמרון אב טיפוס בקוטר 15 סנטימטרים, המופעל במצב של שדה מגנטי נמוך, עבר בדיקת דחף ראשונית כבר בשנת 2010, לעומת זאת, שיטת בדיקה מלאה יותר תהיה צריכה לחשב את הדחף הכולל כראוי. נכון לעכשיו, אב טיפוס התמרון הסופי עובר בדיקות במתקן הסימולציה החלל המכונה "Wombat XL" הממוקם במצפה האוניברסיטה הלאומית (ANU) בהר "Stromlo" האוסטרלי.

ל-HDLT שני יתרונות עיקריים על פני רוב עיצובי מנוע יונים אחרים. ראשית, הוא יוצר שדה חשמלי המאיץ יונים מבלי להכניס מרכיבים לא אמינים כמו רשתות מתח גבוהות בפלזמה. שנית, מנטרל אינו נחוץ, שכן יש מספר שווה של אלקטרונים ויונים (טעונים בנפרד) חיוביים נפלטים. אז, בלי חלקים נעים ובלי רגישות לשחיקה, ד"ר צ'ארלס מסביר, "כל עוד אתה מספק את הכח והדלק אתה יכול לנסוע לנצח."

יישומים

היישום העיקרי בעיצוב מדחף זה מיועד לשמירת תחנת לווין, למסלולים לוויינים נמוכים (LEO) למסלול גיאוסינכרוני ויישומי חלל עמוקים. בעוד עיצוב זה יכול לספק טווח של 50 שנות חיים, או חיסכון של 1000 ליברות (≈454 קילוגרם) של משקל שיגור ללוויינים גדולים סוג זה של מדחף יכול גם להפחית באופן משמעותי את האורך של נסיעות בין-כוכביים. לדוגמה, נסיעה למאדים יכול להתקצר ל-3 חודשים במקום 8 עד 9 חודשים עם רקטות כימיות רגילות.

מקורות

• פיתוח מנוע הליקון דו-שכבתי - אתר בANU (באנגלית).
• סוכנות החלל האירופית: סוכנות החלל האירופית מאיצה לקראת מדחף חלל חדש (באנגלית).
• הפטנט 'ד"ר בוזוול וצ'ארלס (באנגלית).
• תמרון פלזמה נבדק למשימת מאדים (באנגלית).
• אוסטרליה בניין יון הדקר (2012) (באנגלית).
• מעבדה להנעת ESA (באנגלית).
• צנצנת פלזמה לכוכבים (2014) (באנגלית).

ראו גם

• מנוע פלזמה.
• רקטת מגנטו-פלזמה בעלת מתקף סגולי משתנה.