ABD Enerji Bakanlığı Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı’ndan Fatima Ebrahimi’nin Mars’a insanlı seyahat için geliştirdiği yeni roket itici konsepti, manyetik alanları kullanarak itiş sağlayacak.
Son 64 yılda robotik uydular ve uzay araçları düşünüldüğünde gerçekten gözle görülür bir başarı sağlansa da 20 tonluk ATV kargo uzay mekiği düşünüldüğünde halen yapılması gereken çok şey var. Bugüne kadar ancak düşük yörüngeye gönderilmiş olan bu uzay aracını, Mars’a göndermek söz konusu olduğunda işler gerçekten zorlaşıyor. Bugüne kadar en büyük ve derin uzay sondası Satürn’e yollanan Cassini uzay aracı bile, ancak 5,655 kg geliyor.
İnsanlığın uzay yolculukları yapmasının önündeki en büyük engel uzayda sürekli ve stabil itiş yapabilecek motorlardır. Kimyasal roketler muhteşem bir itiş gücü sağlasa da yakıt kısa sürede biter. Hall iticileri gibi elektrik itki sistemleri ise uzun süre ateşlenebilir ama ürettiği itiş gücü ancak bir bozuk parayı itecek kadardır. Elektrik itki sistemleri aylar boyunca ateşlenebilir olsalar da yüksek hızlara çok yavaş çıkıyorlar.
Princeton konsepti güneş patlamalarını kullanıyor. Bu patlamalar, plazma adı verilen atomlar ve parçacıklar içeriyor. Plazmanın içinde kompleks etkileşimler ve güçlü manyetik alanlar üretiliyor.
Fatima Ebrahimi’nin tasarladığı sistemde ise bu etkileşimlerden biri olan manyetik yeniden bağlanmayı(reconnection) hedef alıyor. Manyetik alanlar içindeki yüksek yüklü plazmalar yeniden bağlanır, bölünür ve yeniden birleşir. Plazmada gerçekleşen bu olaylar, yüksek miktarda kinetik enerji, termal enerji ve parçacık ivmelenmesine neden oluyor. Aslında bu fenomen sadece Güneş’te görülmüyor, Dünya’nın atmosferinde ve Tokamak füzyon reaktörlerinde de gerçekleşiyor aynı PPPL’in Ulusal Küresel Torus Deneyi’ndeki(National Spherical Torus Experiment (NSTX) gibi…
Temel anlamda manyetik iticiler, iyon iticilerine benzer. İyon itki motorlarında, itici ksenon gibi ağır atomların yüklenerek, elektrik alanda hızlandırılmasıyla çalışır. Yeni itici konseptinde ise manyetik alan ivmelenmeyi sağlıyor.
İyon İtki Motorundan 10 kat Daha Hızlı Egzoz Gazı Üretiyor
Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndaki Ulusal Enerji Araştırma Bilimsel Hesaplama Merkezi ve PPPL bilgisayar simülasyonlar manyetik yeniden bağlayıcılı iticilerin, mevcut elektrikli itki sistemlerinden 10 kat daha hızlı egzoz hızları üretebileceğini gösterdi.
“Uzun mesafelere yolculuk aylar, yıllar alıyor çünkü, kimyasal roketlerin spesifik impulsları çok düşük olduğundan yeterli hıza ulaşamıyor. Fakat iticiler manyetik itici esaslı olursa, uzun görev süreleri azalabilir,” diyor Ebrahimi.
Ayrıca yeni iticinin yolculuk süresini kısaltması bir yana, bu teknoloji sayesinde manyetik alanlara ince ayar çekilerek, gaz tepkisi ayarlanabiliyor. Ayrıca bu iticiler ile ekstra güç sağlıyor. Bununla beraber, yakıt olarak ağır elementlere gerek duymadığından, daha hafif ve ucuz elementlerle çalışabiliyor.
“Diğer iticiler ksenon atomlarından oluşan ağır gazlara ihtiyaç duysa da bu yeni konseptte istediğiniz türden gaz kullanabilirsiniz,” diyor Ebrahimi.
Araştırma Journal of Plasma Physics dergisinde yayınlandı.
Kaynak: https://newatlas.com/space/magnetic-reconnection-rocket-thruster-concept-spaceflight-mars/
