Kredit gambar: NASA / JPL
Desain mesin ion baru, yang sedang dipertimbangkan untuk misi Jupiter Icy Moons Orbiter NASA, telah berhasil diuji. Ini adalah tes kinerja pertama dari Sistem Ion Xenon Listrik Nuklir, yang akan menggunakan reaktor nuklir untuk menghasilkan listrik untuk mesin ion pesawat ruang angkasa - mesin ion sebelumnya, seperti pada Deep Space 1 dan SMART-1 bertenaga surya. Mesin baru beroperasi dengan 10 kali dorongan Deep Space 1, dan harus dapat berjalan selama 10 tahun; cukup waktu untuk mengunjungi masing-masing bulan es Jupiter yang berpotensi untuk seumur hidup.
Desain mesin propulsi ion baru, salah satu dari beberapa kandidat teknologi propulsi yang sedang dipelajari oleh Proyek Prometheus NASA untuk kemungkinan digunakan pada misi Jupiter Icy Moons Orbiter yang diusulkan, telah berhasil diuji oleh tim insinyur di Jet Propulsion Laboratory NASA, Pasadena, Calif.
Peristiwa tersebut menandai uji kinerja pertama dari mesin ion Nuclear Electric Xenon Ion System (Nexis) pada kondisi operasi dengan efisiensi tinggi, daya tinggi, dan daya dorong tinggi yang diperlukan untuk digunakan dalam aplikasi propulsi listrik nuklir. Untuk pengujian ini mesin Nexis ditenagai menggunakan tenaga listrik komersial. Mesin ion yang digunakan pada pesawat ruang angkasa Jupiter Icy Moons Orbiter yang diusulkan akan mengambil tenaga dari reaktor nuklir ruang angkasa. Mesin ion, atau pendorong listrik, akan mendorong pengorbit di sekitar masing-masing dunia es yang mengorbit Jupiter - Ganymede, Callisto dan Europa - untuk melakukan eksplorasi yang luas, jarak dekat dari riasan, sejarah, dan potensi mereka untuk mempertahankan kehidupan.
"Pada hari pertama pengujian kinerja, Nexis thruster menunjukkan salah satu efisiensi tertinggi dari setiap xenon ion thruster yang pernah diuji," kata Dr. James Polk, peneliti utama mesin ion yang sedang dikembangkan di JPL.
Tes dilakukan pada 12 Desember, di ruang hampa udara yang sama di JPL di mana awal tahun ini, pendorong cadangan penerbangan Deep Space 1 menetapkan rekor daya tahan sepanjang masa sebesar 30.352 jam (hampir 3,5 tahun) dari operasi berkelanjutan. Mesin Nexis beroperasi pada tingkat daya lebih dari 20 kilowatt, hampir 10 kali lipat dari pendorong Deep Space 1, yang memungkinkan daya dorong yang lebih besar dan kecepatan pesawat ruang angkasa yang pada akhirnya lebih tinggi untuk massa pesawat ruang angkasa yang diberikan. Ini dirancang untuk memproses dua metrik ton propelan, 10 kali kemampuan mesin Deep Space 1, dan beroperasi selama 10 tahun, dua hingga tiga kali masa pendorong Deep Space 1.
Anggota tim yang bekerja pada mesin Nexis juga membantu mengembangkan mesin ion pertama yang pernah diterbangkan ke misi Deep Space 1 NASA yang sangat sukses, yang memvalidasi 12 teknologi canggih yang berisiko tinggi, di antaranya penggunaan mesin ion pertama di luar angkasa.
“The Nexis thruster adalah keturunan yang lebih besar, kinerja tinggi dari Deep Space 1 thruster yang mencapai kehidupannya yang luar biasa dengan mengganti logam, yang sebelumnya digunakan dalam komponen utama, dengan bahan berbasis karbon canggih,” kata Tom Randolph, manajer program Nexis di JPL . "Performa revolusioner Thruster dihasilkan dari proses desain yang luas termasuk simulasi menggunakan model komputer terperinci yang dikembangkan dan divalidasi dengan uji kehidupan Deep Space 1, dan data uji komponen lainnya."
Berbeda dengan pembakaran pendek, daya dorong tinggi dari sebagian besar mesin roket kimia yang menggunakan bahan bakar padat atau cair, mesin ion hanya memancarkan cahaya biru samar dari atom xenon bermuatan listrik - gas yang sama ditemukan dalam tabung flash foto dan di banyak bohlam mercusuar. Dorongan dari mesin selembut kekuatan yang diberikan oleh selembar kertas yang dipegang di telapak tangan Anda. Namun, untuk jangka waktu yang lama, mesin ini dapat menghasilkan daya dorong 20 kali lipat per kilogram bahan bakar dibandingkan roket tradisional.
Kunci dari teknologi ion adalah kecepatan knalpotnya yang tinggi. Mesin ion dapat berjalan dengan beberapa ratus gram propelan per hari, menjadikannya ringan. Lebih sedikit berat berarti lebih sedikit biaya untuk diluncurkan, namun pesawat ruang angkasa yang didorong ion dapat berjalan lebih cepat dan lebih jauh daripada pesawat ruang angkasa lainnya.
"Tes ini, dalam kombinasi dengan uji baru-baru ini dari mesin ion Daya Tinggi Penggerak Listrik di Pusat Penelitian Glenn NASA, adalah contoh lain dari kemajuan yang kami buat dalam mengembangkan teknologi yang diperlukan untuk mendukung misi eksplorasi ruang angkasa unggulan di seluruh sistem tata surya dan di luar , ”Kata Alan Newhouse, direktur, Project Prometheus. "Kami telah menantang tim kami dengan sasaran kinerja yang sulit dan mereka menunjukkan kemampuan mereka untuk menjadi kreatif dalam mengatasi tantangan teknis."
Project Prometheus dari NASA melakukan investasi strategis dalam tenaga fisi nuklir ruang angkasa dan teknologi propulsi listrik yang akan memungkinkan kelas misi baru ke Tata Surya luar, dengan kemampuan yang jauh melampaui yang dimungkinkan dengan daya saat ini dan sistem propulsi. Misi pertama yang sedang diteliti, Jupiter Icy Moon Orbiter akan diluncurkan pada dekade berikutnya dan memberikan NASA peningkatan kemampuan ilmiah dan telekomunikasi serta opsi desain misi. Alih-alih menghasilkan hanya ratusan watt listrik seperti misi Cassini atau Galileo, yang menggunakan generator termoelektrik radioisotop, Jupiter Icy Moons Orbiter dapat memiliki tenaga hingga puluhan ribu watt, meningkatkan potensi ilmu pengetahuan kembali berkali-kali lipat.
Pengembangan mesin ion Nexis sedang dilakukan oleh tim insinyur dari JPL; Aerojet, Redmond, Wash .; Perangkat Dinamis Elektron Boeing, Torrance, California; Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA, Huntsville, Ala .; Universitas Negeri Colorado, Fort Collins, Colo .; Institut Teknologi Georgia, Atlanta, Ga .; dan Aerospace Corporation, Los Angeles, California.
Untuk informasi lebih lanjut tentang Project Prometheus di Internet, kunjungi: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
Informasi tentang misi Jupiter Icy Moons Orbiter yang diusulkan tersedia di: NASA Jimo MIssion.
Sumber Asli: Rilis Berita NASA / JPL
