Инженеры Университета Вирджинии продвигают технологии электрической пропульсии (ЭП), которые имеют решающее значение для будущих космических исследований. Ассистент-профессор Чен Цуй исследует динамику электронов в плазменных потоках, испускаемых ЭП-двигателями, с целью повышения их эффективности и надежности для долгосрочных миссий.
Исследование Цуя, проведенное в сотрудничестве с профессором Джозефом Вангом из USC, было опубликовано в декабре 2024 года и предоставляет новые сведения о поведении электронов в плазме. Это понимание критически важно, так как струя, испускаемая двигателями, играет ключевую роль в целостности системы пропульсии.
Системы электрической пропульсии предлагают значительные преимущества по сравнению с традиционными химическими ракетами, включая большую топливную эффективность и возможность путешествовать на большие расстояния с меньшим количеством топлива. Они особенно подходят для таких миссий, как программа Artemis NASA, целью которой является возвращение людей на Луну и, в конечном итоге, отправка астронавтов на Марс.
Тем не менее, взаимодействие между плазменным потоком и компонентами космического аппарата представляет собой вызов. Если частицы возвращаются к космическому аппарату, они могут повредить важное оборудование. Поэтому необходимо глубокое понимание поведения струи для успешной работы ЭП-двигателей в течение длительных периодов.
Цуй использует современные компьютерные симуляции, работающие на суперкомпьютерах, для анализа поведения плазмы в системах ЭП. Его результаты показывают, что распределение скорости электронов в потоке демонстрирует различные паттерны, которые зависят от температуры и скорости, что указывает на сложность электронных взаимодействий.
Эти открытия могут значительно улучшить проектирование и работу электрических пропульсионных систем, обеспечивая их эффективность для долгосрочных космических миссий и укрепляя международные усилия в области космических исследований.