21:00 2023-01-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Noile cercetări calculează primul pas către prezicerea duratei de viață a sistemelor electrice de propulsie spațială
_ Noua cercetare calculează primul pas către prezicerea duratei de viață a sistemelor electrice de propulsie spațială
Sistemele electrice de propulsie spațială folosesc atomi energizați pentru a genera forță. Fasciculele de ioni de mare viteză se lovesc de suprafețele de grafit ale propulsorului, erodându-le puțin mai mult cu fiecare lovitură și sunt factorul principal de limitare a duratei de viață a sistemelor. Când propulsoarele cu ioni sunt testate la sol într-o cameră închisă, particulele de carbon ricoșate de pe pereții camerei de grafit se pot depune, de asemenea, înapoi pe suprafețele propulsorului. Acest lucru modifică caracteristicile de performanță măsurate ale propulsorului.
Cercetătorii de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign au folosit date din experimente cu camere de joasă presiune și calcule la scară largă pentru a dezvolta un model care să înțeleagă mai bine efectele ionilor. eroziunea pe suprafețele de carbon — primul pas în prezicerea eșecului acestuia.
„Avem nevoie de o evaluare precisă a ratei de eroziune ionică pe grafit pentru a prezice durata de viață a propulsorului, dar instalațiile de testare au raportat rate diferite de pulverizare, ceea ce duce la mari incertitudini în predicții”, a spus Huy Tran, un Ph.D. student la Departamentul de Inginerie Aerospațială de la UIUC.
Tran a spus că este dificil să reproduci mediul spațiului într-o cameră de laborator, deoarece este dificil să construiești o cameră suficient de mare pentru a evita interacțiunile ion-suprafață la pereții camerei. Și, deși grafitul este de obicei folosit pentru grila de accelerație și pentru acoperirile stâlpilor din propulsor, nu există un acord asupra tipului de grafit care este cel mai rezistent la eroziune, cunoscut sub numele de pulverizare.
„Problema fundamentală a testării. un propulsor ionic într-o cameră înseamnă că propulsorul scuipă continuu ioni de xenon care, de asemenea, impactează cu pereții camerei din panouri de grafit, dar nu există pereți ai camerei în spațiu", a spus Tran.
" Când acești ioni de xenon lovesc panourile de grafit, ei pulverizează și atomi de carbon care se redepun pe grilele de accelerație.Deci, în loc ca grila să devină din ce în ce mai subțire din cauza eroziunii propulsorului, unii oameni au văzut în experimente că grilele devin mai groase cu timpul, deoarece carbonul se întoarce din pereții camerei."
Simularea a rezolvat limitările și incertitudinile din datele experimentale, iar cercetătorii au obținut o perspectivă asupra unui fenomen critic.
"Dacă este vorba despre grafit pirolitic pe grilă optica ionică, grafit izotrop pe capacele stâlpilor sau grafit puțin sau grafit anizotrop pe pereții camerei, simulările noastre de dinamică moleculară arată că ratele și mecanismele de pulverizare sunt identice în toate aceste structuri de referință diferite", a spus Huck Beng Chew, consilierul Tran. .
El a spus că procesul de pulverizare creează o structură unică de carbon în timpul procesului de bombardament.
„Când ionii vin și deteriorează suprafața, ei transformă suprafața într-o structură asemănătoare amorfului. indiferent de structura inițială a carbonului”, a spus Chew. „Aveți o suprafață pulverizată cu aceleași caracteristici structurale unice. Aceasta este una dintre principalele descoperiri pe care le-am observat din simulările noastre.”
Chew a spus că au încercat-o chiar și cu diamant. Indiferent de porozitatea inițială mult mai mică și de configurația legăturii mai rigide, aceștia au avut aceeași structură pulverizată.
„Modelul pe care l-am dezvoltat face legătura între rezultatele simulării dinamicii moleculare și datele experimentale”, a spus Chew. „Următorul lucru pe care vrem să-l analizăm este evoluția morfologiei suprafeței în timp, pe măsură ce introduceți din ce în ce mai mulți ioni de xenon în sistem. Acest lucru este relevant pentru propulsoarele de ioni pentru explorarea spațiului adânc.”
Lucrarea este publicat în revista Carbon.
Comentarii:
Adauga Comentariu