يستعد فريق نيوزيلندا لاختبار نظام القيادة الكهربائية

إن تضمينًا على سفح التل الحادم الحرج ، على بعد 16 كيلومترًا خارج ولنجتون ، نيوزيلندا ، هو مبنى متواضع إلى حد ما. واحدة من العديد من الحرم الجامعي الذي تم تأسيسه لأول مرة في الأربعينيات. من الخارج ، لا يوجد أي سبب من الأسباب التي تجعل هذا مسقط رأس تقنية رائعة محدودة في الأشهر المقبلة لمحطة الفضاء الدولية (ISS).

يضم المبنى معهد أبحاث Paihau-Robinson ، وهو جزء من جامعة فيكتوريا في ولنجتون. وفي يوم من الأيام ، يمكن أن تقلل التكنولوجيا هناك من ثقة صناعة الفضاء في الصواريخ الكيميائية.

“ينصب تركيزنا هنا على الحقل المغناطيسي المأخير المستخدم هنا [AF-MPD] محركات الأقراص. يقول راندي بولوك ، كبير المهندسين للمساحة في Paihau-Robinson ، خلال زيارة إلى مختبره: “إنها فئة من القيادة الكهربائية التي تستخدم مجالًا مغناطيسيًا مستثمرًا لتسريع الأيونات بسرعات عالية للغاية”.

هذه المجموعة ليست أول من يعمل على مدافع AF-MPD ، وقد تم إجراء التكنولوجيا منذ سبعينيات القرن الماضي ، لكن فريقه قد تغلب على عقبة كبيرة على تطبيقها في الفضاء. بدلاً من استخدام Copper Electromagnette التقليدية لإنتاج المجال المغناطيسي ، يتم تصنيع المغناطيس الخاص بك مع فائق درجة الحرارة العالية (HTS). فئة من المواد التي لها مقاومة كهربائية أوثق تمكنهم من توليد حقول مغناطيسية قوية وفي الوقت نفسه تستهلك الحد الأدنى من الأداء.

كيف يعمل المحرك الكهربائي

في عام 2023 ، قام Paihau-Robinson بتركيب الإصدار الأول من مغناطيسه الكهرومغناطيسي الفائق على أيون أيون في جامعة ناغويا في اليابان. يعمل المغناطيس مع “درجة الحرارة العالية” (بقدر ما يتعلق بالموصلات الفائقة) من -198.15 درجة مئوية (75 كلفن). من أجل تحقيق درجة الحرارة هذه ، استخدم الباحثون كريوكول – بفعالية ثلاجة ميكانيكية مصغرة – والتي كانت مؤهلة سابقًا في رحلة فضائية. وقد ألغى هذا الحاجة إلى نهر مستمر من السوائل باهظة الثمن.

قاموا بإطلاق المحرك بنجاح على مدار مائة مرة وأنتجوا حقول مغناطيسية من 1 تسلا بأداء مغناطيسي أقل من 1 واط. كان هذا انخفاضًا في الطاقة الواردة بنسبة 99 في المائة مقارنةً بالكهرومغناطيسية النحاسية ، في حين تم إنشاء حقل ثلاث مرات بقوة.

بالعودة إلى المختبر في ولنجتون ، يقوم الفريق الآن بتطوير فاصله الخاص ، والذي يختبر في غرفة فراغ في السيارة. على الغرفة توجد لعبة ناعمة Kōkako – التميمة لمهمتها وأسمائه. Kōkako هو نوع من الطيور الموجودة في نيوزيلندا ويمكن التعرف عليها على الفور بفضل شقة زرقاء غنية تحت منقارها. تقول بيتينا بافري ، كبيرة المهندسين الرئيسيين في Paihau-Robinson: “لتسمية هذه المهام ، عملنا مع البروفيسور راونيا هيغنز ، نائب رئيس المستشار (الماوري) في فيكتوريا”. “يأتي Kōkako من حقيقة أن البلازما يضيء لونًا أزرقًا لا لبس فيه عندما يكون المحرك قيد التشغيل.”

يشتمل مغناطيس HTS ، الذي لا يكاد يكون مرئيًا في غرفة الفراغ ، على أربعة مكبرات صوت “فطيرة مزدوجة” مع شريط فائق الموصل. إنه حول حجم الصفيحة ، ويمر خط أيون درست عبر الفتحة في الوسط. يقع Kryokoole خارج العرض ، ولكنه نفس النموذج المؤهل مكانيًا الذي اختبره الفريق في اليابان. في المرحلة التالية من المشروع ، سينتقل المغناطيس الأصغر ، عن حجم الحقيبة ، لجعل النظام أفضل في رحلة الفضاء.

سيختبر Reki تكنولوجيا الاختبار

Kōkako هو نصف التطوير القائم على الجهد البحثي لمحرك AF-MPD عملي. كان النصف الآخر هو بناء متظاهر تكنولوجي سيتم تثبيته قريبًا عبر بوابة تجربة تجارية تسمى Nanoracks Offress منصة في الجزء الخارجي من ISS. يصف Pavri المظاهر بأنه “رائد مهم للغاية في Thrust Kōkako” ، وهذا هو السبب في أنه يطلق عليه Hēki ، كلمة “Egg” في لغة الماوري.

يقول بولوك: “كما أحب أن أقول ، اتخذنا موقعًا على سؤال بيض الدجاج”.

في 7 نوفمبر ، تم تعبئة Hēki وإرسالها إلى هيوستن ، حيث تمر الاختبارات النهائية في مرافق Voyager Space. (Voyager Space هي أيضًا الشركة وراء منصة Nanoracks.)

يحمل عرض Hēki ، الذي سيصل في وقت لاحق من هذا العام على ISS ، تمثيلًا لقصة كيف يمتلك طائر Kōkako أشينه الأزرق.لوري زوينكلوس

Hēki هو في الواقع كل ما هو مطلوب لـ Kōkako ، باستثناء خط الأيونات. يوجد في منتصف المنصة الأساسية درعًا خارجيًا لوزن الفولاذ – الأوزان للأزواج المحنك. في العملية ، يولد هذا المغناطيس حقلًا يصل إلى 0.5 طن ، “على غرار آلة التصوير بالرنين المغناطيسي ، ولكن في غرفة صغيرة جدًا” ، يوضح بافري.

يقول بولوك: “على حد علمنا ، هذا هو أقوى المغناطيس الكهرومغناطيسي الذي كان قد تم نقله على الإطلاق”. “لذلك استغرق الأمر الكثير من أعمال التصميم لتلبية المتطلبات الصارمة للغاية للمجال المغناطيسي للمحطة.”

يوجد مضخة نهر-مكون جديد آخر مباشرة فوق العلامة ، والذي تم بناؤه في Paihau-Robinson. إنه بمثابة مصدر طاقة استقرائي يتراكم تدريجياً في المغناطيس لعدة ساعات. نظرًا لأنه يستخدم أيضًا موصلات فائقة ، فإن مضخة النهر لا تسخن ، مما يحافظ على درجة حرارة المغناطيس. كما أنه جديد في بيئة الفضاء. يجلس الكريوكول لحجم الصودا والكان الإلكترونيات الكاملة للنظام على الجانب السفلي من قرار اللوحة الأساسية ، وهو مدفوع باحتياجات الإدارة الحرارية.

اختبر المغناطيس في الغرفة

عند تثبيت ISS – والتي من المحتمل أن تكون في يونيو في وقت النشر ، يتم تشغيل المغناطيس من مسافة بعيدة ، وركوب الدراجات عبر مختلف نقاط القوة في المجال واختبار سيناريوهات التبديل. يصف Pavri الهدف العام بأنه “دليل على أن هذه التقنيات الجديدة – ارتفاع درجة الحرارة في مضخة المغناطيسية ومضخة النهر – يمكن أن تستمر بشكل موثوق والعمل في بيئة الفضاء”.

تقول زينو ، وهي شركة ناشئة للفضاء مقرها في أوكلاند ، نيوزيلندا ، إنها اختبرت مغناطيسًا فائقًا في المدار منذ عام 2023. لم ينشر Zenno أي بيانات عن تجربته.

يتمتع فريق Paihau Robinson أيضًا بهدف ثانوي للبعثة ؛ يقول بولوك: “تجربة الفرص”. لقد تحدث الناس عن استخدام حقول مغناطيسية قوية للدرع في الفضاء منذ الستينيات. على الرغم من أن Hēki ليس الهيكل المثالي للقياس ، إلا أنني أردت تضمين أجهزة استشعار لمعرفة تأثير مغناطيسنا على بيئة الإشعاع. “لقد جمع مستشعرين من جامعة التشيكية في براغ وقام بتركيب واحدة مباشرة فوق المغناطيس والآخر على مسافة قصيرة في السكن. “عندما نقوم بمنحون الحقل لأعلى ولأسفل ، أعتقد أننا سنرى تأثيرًا”.

المنظر الأخير لهيكي قبل أن يتم تعبئته هو الغطاء الواقي. تحتوي Leaf المعدنية المطلية على قائمة بأعضاء الفريق الذين عملوا في المشروع وأولئك الذين قاموا بتمويل تطورها. لكنها الجبهة الأكثر وضوحا. من خلال عمل فنان الماوري المعاصر Reweti Arapere ، تحكي الصور قصة كيف حصل طائر Kōkako على واط الأزرق.

يقول بولوك: “إذا قام رواد الفضاء بسحب هذا ، فإننا لا نريد أن ندع أي شك من أين تأتي هذه الأداة”.