تطبيق تكنولوجيا الطاقة الشمسية لوكالة ناسا

تطبيق تكنولوجيا الطاقة الشمسية في وكالة ناسا (NSTAR) هو تطبيق لتطوير سفينة فضائية لها محرك أيوني.[1][2] وتمتاز بكفائتها العالية وأن قوة دفع المركبة الفضائية تعتمد على الطاقة الكهربية المولودة من الخلايا الشمسية . وتستخدم أقطاب كهربية عالية الجهد لتسريع الأيونات بالقوي الكهروستاتيكية .

التطوير والاداء

والهدف من برنامج (NSTAR) هو تطوير نظام الدفع بالوقود زينون لبعثات الفضاء السحيق.[3] وبالفعل تم تطوير النظام على يد مركز جلين للأبحاث التابع لوكالة ناسا و شركة الدفاع الأمريكية جنرال ديناميكس .
وفي أوائل التسعينات (1990s)تم تطوير البرنامج من قبل مختبر الدفع النفاث (JPL)بالتعاون مع شركة موغ (Moog Inc).[1]

المحرك الأيوني

وتتسارع الأيونات من خلال الشبكتين الفرق في الجهد بينهما 1300 فولت لتشغيل 2.3 كيلو وات.[4][5] وفي عام 1996 تحمل النموذج الأول 8000 ساعة من التشغيل المتواصل في غرفة الفراغ والتي تحاكي ظروف الفضاء الخارجي . وتم استخدام هذة النتائج لتصميم معدات السفينة (Deep space 1). وكانت إحدي التحديات هي تصميم وتطوير وحدة معالجة مدمجة خفيفة الوزن، والتي تعمل على تحويل الطاقة الشمسية إلي الطاقة التي يحتاجها المحرك.[3]

ويعطي المحرك دفعه محدده في زمن قدرة 1-3000 من الثانية. وهذا الرقم أعلى من طرق الدفع التقليدية، وهذا يؤدي إلي توفير التكايف إلي حوالي النصف . وإلي صناعة مركبات أخف بكثير، وأقل في تكلفة الإطلاق.[6]

التطبيقات

تم استخدام هذا التطبيق لأول مره في المركبة الفضائية (DEEP Space 1) الذي أطلق في يوم 24 أكتوبر عام 1998.[7] وكانت مهمة هذة المركبة هي التحليق حول مذنب Borrelly. وأنتجت 2.3 كيلو وات كدفعة أولى.[4]

وكان الاستخدام الثاني لها التطبيق في المسبار الفضائي دوون مع ثلاث وحدات زائدة.[8] كل وحدة منهم بقطر 30 سم.[9][10] وتعتبر بعثة دوون هي أول بعثة إستكشافية لوكالة ناسا باستخدام الدفع الأيوني لدخول ومغادرة أكثر من مدار.[11]

وقد صرح مهندسي وكالة ناسا أن محركات NSTAR ذات القدرة 5 كيلوواط وتوجيه 0.04 رطل، هي المرشحة لدفع السفن الفضائية إلي أوروبا (قمر) , كوكب بلوتو, والأجسام الصغيرة الأخرى في الفضاء السحيق.[1]

المصادر

  1. ^ ا ب ج "NASA Solar Electric Propulsion Technology Application Readiness (NSTAR)". NASA's Glenn Research Center. 21 أبريل 2009. مؤرشف من الأصل في 2016-03-05. اطلع عليه بتاريخ 2015-03-18.
  2. ^ Sovey, J. S., Rawlin, V. K., and Patterson, M. J.: "Ion Propulsion Development Projects in U. S.: Space Electric Rocket Test 1 to Deep Space 1." Journal of Propulsion and Power, Vol. 17, No. 3, May–June 2001, pp. 517-526.
  3. ^ ا ب "Innovative Engines - The NSTAR Program". NASA Glenn Research Center. مؤرشف من الأصل في 2015-12-26. اطلع عليه بتاريخ 2015-03-18.
  4. ^ ا ب "NSTAR". Encyclopedia Astronautica. مؤرشف من الأصل في 2016-03-03. اطلع عليه بتاريخ 2015-03-18.
  5. ^ "In-flight performance of the NSTAR ion propulsion system on the Deep Space One mission". Aerospace Conference Proceedings. IEEExplore. 2000. DOI:10.1109/AERO.2000.878373. مؤرشف من الأصل في 2015-12-08.
  6. ^ Rayman, M.D. and Chadbourne, P.A. and Culwell, J.S. and Williams, S.N. (1999). "Mission design for deep space 1: A low-thrust technology validation mission" (PDF). Acta astronautica. Elsevier. ج. 45 ع. 4–9: 381–388. Bibcode:1999AcAau..45..381R. DOI:10.1016/s0094-5765(99)00157-5. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2015-05-09.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
  7. ^ NASA Glenn Contributions to Deep Space 1 نسخة محفوظة 02 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.
  8. ^ Dawn - Key spacecraft characteristics. 2014. نسخة محفوظة 01 مايو 2017 على موقع واي باك مشين.
  9. ^ Bond، T.؛ Benson، G.؛ Cardwell، G.؛ Hamley، J. (6 أبريل 1999). "NSTAR Ion Engine Power Processor Unit Performance: Ground Test and Flight Experience". Aerospace Power Systems Conference. SAE International. DOI:10.4271/1999-01-1384. مؤرشف من الأصل في 2017-11-07.
  10. ^ NSTAR Ion Engine Xenon Feed System: Introduction to System Design and Development. Edward D.Bushway (PDF) نسخة محفوظة 04 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.
  11. ^ Rayman، Marc؛ Fraschetti، Thomas؛ Raymond، Carol؛ Russell، Christopher (5 أبريل 2006). "Dawn: A mission in development for exploration of main belt asteroids Vesta and Ceres" (PDF). Acta Astronautica. ج. 58 ع. 11: 605–616. Bibcode:2006AcAau..58..605R. DOI:10.1016/j.actaastro.2006.01.014. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2018-10-13. اطلع عليه بتاريخ 2011-04-14.