WVUの研究者が宇宙推進システムの代替ソースを探索

ウェストバージニア大学の大学院生リプ・シン・ニルワンとWVUエバリー芸術科学大学の研究助教であるトーマス・スタインバーガーが、新しいパルスナノ秒レーザーの初期調整を行う。このレーザーは、NASAの資金提供による代替レーザーをテストするプロジェクトで役割を果たすことになる。宇宙推進システムの燃料源。 (WVU 写真/ナサニエル・ゴドウィン)

従来の推進燃料が世界的に不足しているため、衛星や宇宙船は空の状態で稼働しています。 これに応えて、ウェストバージニア大学の2人の研究者は、衛星を軌道上に維持し、潜在的に深宇宙船を駆動する可能性があるスラスターに電力を供給する代替方法を模索している。

WVUエバリー芸術科学大学のアール・サイム氏、物理学と天文学のオレグ・D・ジェフィメンコ教授、およびトーマス・スタインバーガー研究助教授は、推進システムを探索するための競争研究を刺激するNASAの確立されたプログラムから74万8000ドルの助成金を獲得した。従来の燃料源に依存しない。

EPSCoR は、ウェストバージニア州などの州に対し、将来の資金調達の競争力を高めるインフラを開発するための連邦資金を求めることを奨励しています。 サイム氏は、スタインバーガー氏とともにこの機会を利用して、プラズマスラスター実験を実施するための基礎を築いていると述べた。 プラズマ スラスターは、衛星を正しい経路で軌道上に維持し、軌道を変更し、宇宙船の姿勢を修正するために使用されます。

何年も前、宇宙船のスラスターは有毒で可燃性の推進剤源であるヒドラジンを動力源としていた。 現在、そのほとんどは、地球の大気から抽出された不活性ガスであるキセノンを使用するプラズマスラスターによって駆動されています。

「これは費用のかかるプロセスです」とサイム氏は言う。 「これは通常、鉄鋼製造の副産物として行われますが、キセノンを製造するための世界最大の蒸留工場の 1 つがウクライナのマリウポリにあり、それは破壊されました。 世界のキセノン供給の大部分が枯渇しており、供給が非常に不足しています。」

キセノンの代替品はクリプトンですが、これもウクライナで生産されているため、入手が困難です。 さらに、その大部分は、スターリンク衛星のためにスペースXによって公開市場で購入されました。 クリプトンが不足したため、スターリンクはアルゴンに切り替えました。

「宇宙船の推進力を希ガスに依存することが現実的な問題になっている」とサイム氏は言う。

この目的を達成するために、彼とスタインバーガーは代替燃料として固体の形で提供されるヨウ素を研究してきました。

「これには大きな利点がいくつかあります」とスタインバーガー氏は言う。 「宇宙船内では小さな体積に詰め込むことができます。 高圧タンクやガスの取り扱いは必要ありません。 数年前、私たちはヨウ素に興味を持ち、アメリカ空軍からヨウ素プラズマを作る装置を入手し、ヨウ素イオンの流れを測定する診断装置を開発しました。 今、私たちは次のステップに目を向けています。」

サイムのチームはヨウ素プラズマのレーザー分光法を開拓し、スラスターから出るイオン化ヨウ素の速度を測定する世界初の方法を開発しました。

「私たちはNASAに、人々がヨウ素スラスターを特徴づけるより良い方法を得ることができるように、私たちのレーザー技術を使用してここでヨウ素ベースのスラスターをテストすることを提案しました」と彼は言いました。

ヨウ素は厄介で、大きな試験室では呼吸器系の問題を引き起こす可能性があるため、サイムとスタインバーガーは、より大規模な施設に移植できるイオンスラスター診断技術を開発して完成させるために、より小さくてシンプルな室を建設する予定です。

チームは 3 年間のプロジェクトの初期段階にありますが、スラスターが良好に機能しているかどうかを測定する方法の開発で役割を果たすことを構想しています。

「私たちはヨウ素ベースのスラスターを開発しているのです」とサイム氏は語った。 「したがって、20年後には、多くのヨウ素推進システムが衛星に搭載され、おそらくは火星への長期ミッションにも搭載されると予想されます。 うまくいけば、この種のスラスターが広く使用されるようになるでしょう。 そして私たちはそれらをうまく機能させるプロセスに参加することになるでしょう。」

イオン化ヨウ素のレーザー分光法を行っているグループは他にありませんが、多くのグループが Scime と Steinberger の研究に基づいた研究を進めています。