نسل جدید پیشران‌های الکتریکی اثر- هال با کاربری موثر در صنعت فضایی

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

2 دانشجوی دکتری مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

چکیده

یکی از مهم‌ترین چالش‎های ماموریت‎های فضایی طراحی و استفاده از مناسب‎ترین سامانه پیشران فضایی با توجه به مشخصات ماموریت سامانه (فضاپیما یا ماهواره) می‌باشد. سامانه پیشرانش، وظیفه تامین تراست مورد نیاز برای انجام یک ماموریت فضایی را بر عهده دارد. برخلاف پیشران‎های شیمیایی، پیشران‎های الکتریکی از گازهای ایمنی مانند کریپتون و زنون استفاده می‎کند. اگرچه پیشران‎های شیمیایی قادر به تولید تراست بیش‎تری هستند اما تراسترهای الکتریکی ایمپالس ویژه‎ی بالاتری را دارا می‎باشند.بنابراین با وجود مقدار یکسان پیشران، فضاپیمای با تراستر الکتریکی می‎تواند به سرعت‎های بسیار بالایی برسد یا بالعکس می‎تواند با مصرف پیشران کمتر به همان سرعتی برسد که با پیشران شیمیایی به آن خواهد رسید. امروزه با توجه به هزینه‎های زیاد ماموریت‎های فضایی و نیاز به حمل بار مفید بیشتر و لزوم بهینه سازی این دو عامل، استفاده از پیشرانش‎های غیرشیمیایی به ویژه پیشران‎های الکتریکی را بیش از گذشته حائز اهمیت نموده است. در این مقاله ضمن معرفی پیشران‎های الکتریکی، به آخرین فناوری دست یافته در پرکاربردترین نوع این پیشران یعنی "تراسترهای اثر-هال" و بررسی و تحلیل مشخصه عملکردی آن پرداخته شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Baird, Matthew. Designing an accessible hall effect thruster. 2016.

[2] A. Azimipanah, Kh. Alavi, B. Shokri. Plasma electrical hall effect thruster. in The 8th Annual Conference of Iranian Aerospace Society, Tehran, 2009.

[3] Myers, R. Solar electric propulsion: Introduction, applications and status, 2013.

 [4] Hall, Scott. Characterization of a 100-kw class nestedchannel hall thruster. 2018.

 [5] A.D.Galimore,A.F.Thurnau. Thephysicsofhall-effected thrusters, 2004.

 [6] Boeuf, Jean-Pierre. Tutorial: Physics and modeling of hall thrusters. JournalofAppliedPhysics,121(1):011101,2017.

 [7] McGrail, Scott and Parker, Sam. Preliminary design of a laboratory cylindrical hall-effect thruster. 2012.

[8] Kieckhafer, Alex and King, Lyon B. Energetics of propellant options for high-power hall thrusters. Journal of propulsion and power, 23(1):21–26, 2007.

[9] Jankovsky, Robert, Tverdokhlebov, Sergey, and Manzella, David. Highpowerhallthrusters. in35th Joint Propulsion Conference and Exhibit, p. 2949, 1999.

[10] Warner, Noah Zachary. Theoretical and experimental investigation of Hall thruster miniaturization. Ph.D. thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2007.

 [11] Khatry, Jivan, Aydogan, Fatih, Ilyas, Muhammad, and Houts, Michael. Designofapassivesafetysystemforanuclear thermal rocket. Annals of Nuclear Energy, 111:536– 553, 2018.

[12] Goebel, Dan M and Katz, Ira. Fundamentals of electric propulsion: ion and Hall thrusters, vol. 1. John Wiley & Sons, 2008.