مفاعل الهليكون قيد التشغيل. حقوق الصورة: ESA اضغط للتكبير
لقد أكدت وكالة الفضاء الأوروبية مبدأ الدافع الفضائي الجديد الذي قد يعطي في نهاية المطاف قوة دفع أكبر بكثير من تقنيات الدفع الكهربائي اليوم. هذا المفهوم عبقري ، مستوحى من الشفق القطبي الشمالي والجنوبي ، وتوهج في السماء يشير إلى زيادة النشاط الشمسي.
بشكل أساسي ، يستغل المفهوم ظاهرة طبيعية نراها تحدث في الفضاء. يقول الدكتور روجر ووكر من فريق المفاهيم المتقدمة التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. "عندما تكون الرياح الشمسية بلازما؟ من الغاز المكهرب الذي تطلقه الشمس ، يضرب المجال المغناطيسي للأرض ، يخلق حدودًا تتكون من طبقتين من البلازما. كل طبقة لها خصائص كهربائية مختلفة وهذا يمكن أن يسرع بعض جزيئات الرياح الشمسية عبر الحدود ، مما يتسبب في اصطدامها مع الغلاف الجوي للأرض وخلق الشفق. "
في الأساس ، الطبقة المزدوجة للبلازما هي المكافئ الإلكتروستاتيكي لشلال. تمامًا كما تلتقط جزيئات الماء الطاقة عندما تقع بين ارتفاعين مختلفين ، تلتقط الجزيئات المشحونة كهربائيًا الطاقة أثناء انتقالها عبر طبقات الخصائص الكهربائية المختلفة.
قام الباحثان كريستين تشارلز ورود بوسويل في الجامعة الوطنية الأسترالية في كانبيرا ، بإنشاء طبقات البلازما المزدوجة لأول مرة في مختبرهم في عام 2003 ، وأدركوا أن خصائصهم المتسارعة يمكن أن تمكن الدوافع الفضائية الجديدة. أدى ذلك بالمجموعة إلى تطوير نموذج أولي يسمى الصاروخ المزدوج الطبقة Helicon.
تؤكد دراسة وكالة الفضاء الأوروبية الجديدة ، التي تم إجراؤها كجزء من برنامج البحث الأكاديمي Ariadna التابع لوكالة الفضاء الأوروبية بالاشتراك مع Ecole Polytechnique ، باريس ، النتائج الأسترالية من خلال إظهار أنه في ظل ظروف محكومة بعناية ، يمكن تشكيل الطبقة المزدوجة وتظل مستقرة ، مما يسمح بالتسارع المستمر من الجسيمات المشحونة في الشعاع. وأكدت الدراسة أيضًا أنه يمكن إنشاء طبقات مزدوجة مستقرة بمزائج غاز دافعة مختلفة.
"كان التعاون ممتازًا تمامًا" يقول الدكتور باسكال تشابيرت ، من مختبر فيزياء وتقنية البلازما ، مدرسة الفنون التطبيقية. لقد كانت انطلاقة حقيقية بالنسبة لي وأعطاني الكثير من الأفكار الجديدة لمفاهيم دفع البلازما للتحقيق مع فريق المفاهيم المتقدمة. أدى الاتجاه الجديد لمختبرنا إلى الحصول على براءة اختراع على جهاز دفع كهربائي واعد جديد يسمى جهاز دفع البلازما الكهربي.
لإنشاء الطبقة المزدوجة ، أنشأ تشابرت وزملاؤه أنبوبًا مجوفًا حوله وجرح هوائي راديو. تم ضخ غاز الأرجون باستمرار في الأنبوب وأرسل الهوائي موجات راديو حلزونية من 13 ميغا هرتز. هذا يؤين الأرجون خلق البلازما. ثم أجبر المجال المغناطيسي المتباعد في نهاية الأنبوب البلازما على مغادرة الأنبوب للتوسع. سمح هذا بتشكيل بلازما مختلفتين ، أعلى التيار داخل الأنبوب والمصب ، وبالتالي تم إنشاء الطبقة المزدوجة عند حدودها. أدى هذا إلى تسريع المزيد من بلازما الأرجون من الأنبوب إلى شعاع أسرع من الصوت ، مما يخلق الدفع.
تشير الحسابات إلى أن صاروخ الهليكون ذو الطبقة المزدوجة سيأخذ مساحة أكبر قليلاً من الدافع الكهربائي الرئيسي في مهمة SMART-1 التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، ومع ذلك فإنه من المحتمل أن يقدم قوة دفع عدة مرات أكثر عند قوى أعلى تصل إلى 100 كيلووات بينما يعطي نفس الشيء كفاءة الوقود.
في الخطوات التالية ، ستقوم وكالة الفضاء الأوروبية الآن ببناء محاكاة كمبيوتر تفصيلية للبلازما داخل وحول الدافع وتستخدم نتائج المختبر للتحقق من دقتها ، بحيث يمكن تقييم الأداء في الفضاء بشكل كامل ويمكن إجراء دفعات تجريبية عالية الطاقة أكبر التحقيق في المستقبل.
المصدر الأصلي: ESA Portal
