يستعد فريق نيوزيلندا لاختبار نظام الدفع الكهربائي

تقع على سفح تل شديد الحدود ، على بعد 16 كيلومترًا خارج ولنجتون ، نيوزيلندا ، مبنى لا يطاق إلى حد ما ؛ واحد من بين العديد من الحرم الجامعي الذي تم إنشاؤه لأول مرة في الأربعينيات. من الخارج ، لا يوجد الكثير مما يشير إلى أن هذا هو مسقط رأس التكنولوجيا الرائعة المتجهة إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) في الأشهر المقبلة.

المبنى هو موطن لمعهد أبحاث Paihau-Robinson ، جزء من جامعة فيكتوريا في ولنجتون. والتكنولوجيا التي يتم تطويرها هناك يمكن أن تقلل يومًا ما من اعتماد صناعة الفضاء على الصواريخ الكيميائية.

“تركيزنا هنا هو المجال التطبيقي المغناطيسية [AF-MPD] الدفاعات. يقول راندي بولوك ، كبير المهندسين للمساحة في Paihau-Robinson ، خلال زيارة لمختبراتها ، إنها فئة من الدفع الكهربائي الذي يستخدم مجالًا مغناطيسيًا تطبيقيًا لتسريع أيونات إلى سرعات عالية للغاية.

هذه المجموعة ليست أول من يعمل على مدافع AF-MPD-لقد تم عبور التكنولوجيا منذ سبعينيات القرن العشرين-لكن بولوك وفريقه قد تغلبوا على عقبة كبيرة على تطبيقها في المركبة الفضائية. بدلاً من استخدام المغناطيسات الكهرومغنسية النحاسية التقليدية لإنشاء المجال المغناطيسي ، يتم تصنيع مغناطيسها مع موصلات فائقة الحرارة عالية (HTS) ؛ فئة من المواد التي لديها مقاومة كهربائية قريبة من الصفر ، مما يسمح لها بتوليد حقول مغناطيسية قوية مع استهلاك الحد الأدنى من الطاقة.

كيف يعمل الدفع الكهربائي

في عام 2023 ، قام Paihau-Robinson بتركيب الإصدار الأول من المغناطيس الكهرومغناطيس الفائق على أيون موجود في جامعة ناغويا في اليابان. يعمل المغناطيس في “درجة الحرارة العالية” (بقدر ما يتعلق الأمر بالموصلات الفائقة) من -198.15 درجة مئوية (75 كلفن). للوصول إلى درجة الحرارة هذه ، استخدم الباحثون جهازًا كراهيًا – بفعالية ثلاجة ميكانيكية مصغرة – كانت مؤهلة سابقًا لضوء الفضاء. هذا التخلص من الحاجة إلى تدفق مستمر من الهيليوم السائل باهظ الثمن.

قاموا بنجاح إطلاق النار على أكثر من مائة مرة ، وتوليد حقول مغناطيسية من 1 تسلا مع أقل من 1 واط من طاقة المغناطيس. كان ذلك انخفاضًا بنسبة 99 في المائة في طاقة المدخلات مقارنةً بمغنطيشة كهربائية نحاسية ، مع توليد حقل ثلاثة أضعاف بقوة.

بالعودة إلى المختبر في ولنجتون ، يقوم الفريق الآن بتطوير تقويمه الخاص ، والذي يختبرونه داخل غرفة فراغ بحجم السيارة. فوق الغرفة هي لعبة ناعمة Kōkako – التميمة لمهمتهم ، وأسمائها. Kōkako هو نوع من الطيور الأصلية في نيوزيلندا ، يمكن التعرف عليها على الفور بفضل واط الأزرق الغني تحت منقارها. تقول بيتينا بافري ، وهي مهندسة رئيسية في بايهاو روبنسون: “لتسمية هذه المهام ، عملنا مع البروفيسور راونيا هيغنز ، وهو نائب رئيس المستشار (الماوري) في فيكتوريا”. “يأتي Kōkako من حقيقة أن البلازما يضيء لونًا مميزًا الأرجواني عندما يكون التثاقلة قيد التشغيل.”

يتكون مغناطيس HTS ، الذي بالكاد مرئيًا داخل غرفة الفراغ ، من أربع لفائف “مضاعفة” من شريط التوصيل الفائق. إنه بحجم لوحة العشاء ، ويمر خط الدافع الأيوني عبر الفتحة الموجودة في وسطها. إن Cryocooler خارج عن الأنظار ، لكنه نفس النموذج المؤهل للمساحة الذي قام به الفريق في اليابان. ستتضمن المرحلة التالية من المشروع الانتقال إلى مغناطيس أصغر ، مع نفس الأبعاد تقريبًا مثل الخبز ، بهدف جعل النظام أكثر ملاءمة لضوء الفضاء.

سوف يختبر Hēki تقنية Kōkako

Kōkako هو نصف الجهود البحثية-التطور الأساسي لثقل AF-MPD العملي. كان النصف الآخر على بناء متظاهر تكنولوجيا سيتم تركيبه قريبًا على السطح الخارجي من ISS عبر بوابة التجربة التجارية تسمى منصة Nanoracks الخارجية. يصف Pavri المظاهر بأنه “مقدمة مهمة للغاية لـ Kōkako Trouster” ، وهذا هو السبب في أنه يدعى Hēki ، كلمة “Egg” بلغة Māori.

يقول بولوك: “كما أحب أن أقول ، اتخذنا موقفًا بشأن سؤال دجاج البيض”.

في 7 نوفمبر ، تم تعبئة Hēki وشحنها إلى هيوستن ، حيث ستخضع للاختبارات النهائية في مرافق Voyager Space. (Voyager Space هي أيضًا الشركة وراء منصة Nanoracks.)

يحمل العرض التجريبي Hēki من المقرر أن يصل إلى ISS في وقت لاحق من هذا العام تصويرًا لقصة كيف حصل Bird Kōkako على واط الأزرق.لوري وينكليس

Hēki ، في الواقع ، كل ما هو مطلوب لـ Kōkako ، باستثناء خط الأيونات. يوجد في وسط اللوحة الأساسية خبزًا من الصلب – التدريع الخارجي لوزنه لوزنه في مغناطيسها الفائق. عند تشغيله ، سيقوم هذا المغناطيس بإنشاء حقل يصل إلى 0.5 طن ، “مماثل في مستوى ما ستراه داخل آلة التصوير بالرنين المغناطيسي ولكن في مساحة صغيرة جدًا” ، يوضح بافري.

يقول بولوك: “على حد علمنا ، هذا هو أقوى المغناطيس الكهرومغناطيسي الذي كان سيحضر على الإطلاق”. “لذلك ، استغرق الأمر الكثير من أعمال التصميم لتلبية متطلبات المجال المغناطيسي الضالة الصارمة للغاية في ISS.”

يجلس فوق الدرع مباشرةً مضخة تدفق-أحد المكونات الجديدة التي تم تصميمها في Paihau-Robinson. إنه بمثابة مصدر طاقة استقرائي يبني تدريجياً التيار في المغناطيس على مدار عدة ساعات. نظرًا لأنه يستخدم أيضًا موصلات فائقة ، فإن مضخة التدفق لا تسخن ، مما يساعد على الحفاظ على درجة حرارة المغناطيس. إنه جديد أيضًا في بيئة الفضاء. يجلس البراغي الحجم الصودا-كان وجميع إلكترونيات الدعم للنظام على الجانب السفلي من اللوحة الأساسية-وهو قرار بدافع من احتياجات الإدارة الحرارية.

اختبار المغناطيس في الفضاء

عند تثبيت ISS – الذي في وقت النشر ، سيكون على الأرجح يونيو – سيتم تشغيل المغناطيس عن بُعد ، وركوب الدراجات عبر مختلف نقاط القوة في المجال ، واختبار سيناريوهات إيقاف التشغيل. يصف بافري الهدف العام بأنه “دليل على أن هذه التقنيات الجديدة – مزود طاقة مضخة المغناطيس ومضخة التدفق الفائقة في درجة الحرارة العالية – يمكن أن يعمل بشكل موثوق في بيئة الفضاء.”

تقول زينو ، وهي شركة ناشئة للفضاء مقرها في أوكلاند ، نيوزيلندا ، إنها تختبر مغناطيسًا فائق التوصيل في المدار منذ عام 2023. لم ينشر زينو أي بيانات عن تجربتهم.

لدى فريق Paihau – Robinson أيضًا هدف ثانوي للمهمة ؛ يقول بولوك ، الذي أصبح ممكنًا من خلال تجربة الفرص “. “لقد تحدث الناس منذ الستينيات حول استخدام حقول مغناطيسية قوية للدرع في الفضاء. على الرغم من أن Hēki ليس الإعداد المثالي لقياسه ، إلا أنني كنت حريصًا على دمج أجهزة الاستشعار لمعرفة تأثير مغناطيسنا على بيئة الإشعاع. ” حصل على مستشعرين من الجامعة التقنية التشيكية في براغ ، حيث قام بتركيب واحد فوق المغناطيس مباشرة ، والآخر على بعد مسافة قصيرة داخل العلبة. “بينما نحن نحتفل بالحقل لأعلى ولأسفل ، أعتقد أننا سنرى تأثيرًا”.

المنظر النهائي لهيكي قبل تعبئته هو غلافه الواقي. تتضمن ورقة المعادن المطلية قائمة بأعضاء الفريق الذين عملوا في المشروع ، وأولئك الذين قاموا بتمويل تطوره. لكنها الجبهة الأكثر جاذبية. يروي The Imagery قصة كيف حصل The Kōkako Bird الأزرق.

يقول بولوك: “عندما يسحب رواد الفضاء هذا ، نريد ألا نترك أي شك حول من أين جاءت هذه الأداة”.