Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Высокомощная электрическая двигательная установка (HiPEP) – это разновидность ионного двигателя, предназначенная для применения в системах ядерной электрической тяги. Она прошла наземные испытания в 2003 году в NASA и планировалась к использованию на аппарате Jupiter Icy Moons Orbiter, программа которого была закрыта в 2005 году.
High Power Electric Propulsion (HiPEP) is a variation of ion thruster for use in nuclear electric propulsion applications. It was ground tested in 2003 by NASA and was intended for use on the Jupiter Icy Moons Orbiter, which was canceled in 2005.
Теория
Двигатель HiPEP отличается от предыдущих ионных двигателей тем, что ксеноновые ионы производятся с использованием комбинации микроволновых и магнитных полей. Ионизация достигается посредством процесса, называемого электронно-циклотронным резонансом (ЭЦР). В ЭЦР небольшое количество свободных электронов, присутствующих в нейтральном газе, вращается вокруг статических линий магнитного поля. Частота подаваемых микроволн настраивается на соответствие этой гирочастоте, что приводит к возникновению резонанса. Энергия передается от правой поляризованной составляющей микроволн электронам. Эта энергия затем передается основному объему газа/плазмы посредством редких, но важных столкновений между электронами и нейтральными атомами. В ходе этих столкновений электроны могут выбивать другие электроны из нейтральных атомов, образуя ионно-электронные пары. Этот процесс представляет собой высокоэффективный способ создания плазмы в газах низкой плотности. Ранее необходимые электроны обеспечивались половодовым катодом.
The HiPEP thruster differs from earlier ion thrusters because the xenon ions are produced using a combination of microwave and magnetic fields. The ionization is achieved through a process called Electron Cyclotron Resonance (ECR). In ECR, the small number of free electrons present in the neutral gas gyrate around the static magnetic field lines. The injected microwaves' frequency is set to match this gyrofrequency and a resonance is established. Energy is transferred from the right hand polarized portion of the microwave to the electrons. This energy is then transferred to the bulk gas/plasma via the rare yet important collisions between electrons and neutrals. During these collisions, electrons can be knocked free from the neutrals, forming ion electron pairs. The process is a highly efficient means of creating a plasma in low density gases. Previously the electrons required were provided by a hollow cathode.
Технические характеристики
Сам двигатель относится к классу мощности 20-50 кВт, имеет удельный импульс 6000-9000 секунд и способен расходовать более 100 кг топлива на кВт мощности. При снижении мощности до 24,4 кВт, HiPEP потреблял 5,6 мг/с топлива, обеспечивая удельный импульс 8270 с и тягу 460 мН.
The thruster itself is in the 20 50 kW class, with a specific impulse of 6,000 9,000 seconds, and a propellant throughput capability exceeding 100 kg/kW. Downrated to 24.4 kW, the HiPEP used 5.6 mg/s of fuel giving a specific impulse of 8270 s and 460 mN of thrust.
История проекта и разработки
Первая фаза разработки HiPEP завершилась в начале 2003 года. Был завершен концептуальный проект двигателя и закончены испытания отдельных компонентов. Для второй фазы разработки HiPEP был построен полномасштабный лабораторный прототип. Однако, с отменой миссии "Jupiter Icy Moons Orbiter" в 2005 году, разработка HiPEP также была остановлена. До отмены HiPEP завершил 2000-часовое испытание на стойкость к износу.
Phase 1 of HiPEP development concluded in early 2003. Conceptual Design of the thruster was completed, and individual component testing concluded. A full scale laboratory thruster was constructed for Phase 2 of the HiPEP's development. However, with cancellation of the Jupiter Icy Moon Orbiter mission in 2005, HiPEP's development also came to a halt. Before cancellation, HiPEP completed a 2000 hour wear test.