チャールズ博士とANU HDLTチーム。画像クレジット：ANU。拡大するにはクリックしてください。
インタビューを聞く：Plasma Thrusterプロトタイプ（5.5 MB）
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フレーザー：あなたが発明した強力なテクノロジーの背景を教えてください。
クリスティンチャールズ博士：わかりました。このスラスタは、ヘリコンダブルレイヤースラスターの略であるHDLTと呼ばれ、深宇宙への新しいタイプのプラズマスラスタアプリケーションです。そしてその背景は、プラズマ技術、宇宙プラズマ、表面処理のためのプラズマ処理およびその他のさまざまなアプリケーションにおける当社の専門知識です。
フレーザー：それで、最近の宇宙探査のお気に入りのエンジンは、低燃費エンジンとして非常に優れた性能を示したイオンエンジンです。現在取り組んでいるエンジンは、イオンエンジンとどのように関連していますか？あなたは人々にいくつかの文脈を与えることができますか？
チャールズ博士：はい、いくつかの共通の側面といくつかの非常に異なる側面があります。ですから、最初に、イオンエンジンは過去50年ほど前からうまく開発されています。今ではかなりよく発達しています。しかし、HDスラスタにはいくつかの興味深い利点があります。まず、電極を使用していません。イオンエンジンには、イオンを加速する一連のグリッドがあります。つまり、スラスタには電極がなく、二重層と呼ばれる新しいタイプの加速メカニズムがあります。これがHDLT：Helicon Double Layer Thrusterと呼ばれる理由です。電極がないため、電極の侵食がないため、寿命が長くなります。そして、2番目に重要な側面は、イオンエンジンなどのデバイスを見ると、イオンを放出することです。したがって、これらのイオンを中和するために外部電子源を用意する必要があります。これは、通常、中空カソードデバイスと呼ばれるスラスタの側面に2つ目のデバイスを配置することによって行われます。実際、イオンエンジンには2つのデバイスがあります。また、多くの場合、これらのホローカソードデバイスが故障するのではないかと恐れているため、寿命を延ばすために2つを装着しました。しかし、HDLTでは、実際にはプラズマを放出しますが、それ自体が超音速イオンビームを含んでいます。したがって、超音速イオンビームがあります。これは、スラスタを出るときの主な推力源ですが、ビームを中和するのに十分な電子を放出するプラズマもあります。したがって、中和装置であるこの外部デバイスは必要ありません。安全性とシンプルさを提供できるため、これは非常に優れています。可動部分がないため、非常に深い宇宙旅行にはHDLTが非常に魅力的です。長い寿命。また、もう1つの利点は、ヘリコンプラズマと呼ばれる2番目のコンセプトを使用しているため、プラズマ内の荷電粒子に電気を転送する非常に効率的な方法です。つまり、大量のイオンを含む非常に高密度のプラズマを取得でき、出力を拡大できます。したがって、おそらく100キロワットに達する可能性があります。最初のプロトタイプはわずか1キロワットだったので、これはまだプロトタイプでは行われていません。しかし、他の実験では、このタイプのプラズマを使用すると、出力を実際にスケールアップできることが示されています。イオンエンジンを使用してこれを行うには、基本的に、数キロワットを超えると、クラスターが必要になります。スラスター。
つまり、HDLTはまだ初期の段階ですが、主な利点は、寿命の延長、シンプルさ、スケーラビリティ、および安全性です。また、燃料効率も非常に高く、非常に優れています。
フレーザー：パフォーマンスの点では、イオンエンジンは紙の重さの推力を出すことができますが、何年もそれを実行して推力を積み上げることができます。もっと推力を出せると言ってるの？
チャールズ博士：現在のところ、推力の点では、現時点ではイオンエンジンが間違いなく最高です。 HDLTプロトタイプは単なる概念であり、1キロワット未満であり、推力とは一致しません。イオンエンジンを例にとると、通常、1キロワットに対して100ミリニュートンです。現時点ではおそらく3〜5倍少ない話ですが、20年の開発がなかったことがわかります。まだ始まったばかりで、テクノロジーを確実に改善できます。
フレーザー：そして、私が今理解しているように、欧州宇宙機関は技術を採用し、いくつかの社内テストを行っています。そして、それは彼らにとってどうなったのですか？
チャールズ博士：さて、彼らにはいくつかのプロジェクトがありました。最初のことは、オーストラリアで資金提供機関からの助成金があり、それが2004年から2005年の間に行われたことです。また、昨年4月にESAに持ち込んで1か月間テストした最初のHDLTプロトタイプを設計および製造しました。資金が限られているため、1か月以上テストできませんでした。そして、これは、スラスタのすべての側面が完全に機能したことを示しています。しかし、可能な限りすべてのパワーをテストしました。また、ガス圧もさまざまでした。推力を測定するために必要な診断がなかったため、実際の推力が何であるかがわかりませんでした。私たちが持っている推力は、オーストラリアのイオンビームから測定できるものです-それはまだ行われなければなりません。そして、それは私たちが人々を納得させなければならなかった二重層のこの非常に新しい概念に基づいています。そしてESAはそれが本当に興味深いと思ったので、彼らは二重層効果を検証するために独立した研究をすることに決めました。これは、スラスタの背後にある基本的な概念です。加速メカニズム。だから今、これが何であるかを本当に見なければなりません。
二重層とは何ですか？ご想像のとおり、それは川のようなもので、突然川底が落ちて滝が作られます。次に、これらのイオンがこの滝から落下し、加速されて、大きな排気速度でロケットに接続されます。したがって、二重層はプラズマの潜在的な低下です。非常に興味深いのは、HDLTには電極がないことです。プラズマは、特定の磁場（磁気ボトルまたはノズル）を使用してこれを行うことを決定します。そして、それだけです。つまり、水をポンプで送らずに滝を作るようなものです。これが基本的な考え方です。
したがって、ESAは、二重層の概念を検証するためにこの独立した調査を行いました。最新のプレスリリースを見ましたか？
フレーザー：はい、そうです。
チャールズ博士：それで、オーストラリアによるこの最新の研究がありました。最初のプロトタイプがあり、いくつかの側面を示しました。ただし、推力はまだ宇宙シミュレーションチャンバーで測定されていません。また、ESAはスラスタの背後にある概念、つまりこの2層の概念を検証しました。それが現在のところです。
フレーザー：では、どのようなミッションにHDLTスラスタが適していると思いますか？
チャールズ博士：それはあなたがゆっくりとしかし長い間行かざるを得ない本当に長期の任務のためでなければならない。また、安全面にも優れています。有人宇宙飛行に使用される可能性があります。つまり、それは、深宇宙ミッション、または火星へ行くことなどです。
フレーザー：なるほど。ここでの主な利点の1つは、可動部品（故障する可能性のある部品）が少ないことです。
チャールズ博士：そしてそれは権力の規模を拡大することができ、これも重要です。 NASAは、火星に人間を送るために必要な電力の種類をシミュレーションしました。それはメガワットの範囲です。だからあなたは力を持っている必要があります。スラスタもスケールアップできる必要があります。彼らは仕事をするために大きな力の下で動作することができる必要があります。 NASAが行ったことは、適切なプラズマスラスタまたはプラズマロケットがあれば、火星までの時間を短縮できることを示しています。これは、プラズマテクノロジーを使用すれば、測地線軌道を使用できるためです。化学推進力を使用すると、弾道弾道のようになります。たとえば、火星への移動時間を短縮できます。
フレーザー：では、あなたの研究の次のステップは何ですか？
チャールズ博士：ええと、私たちはさまざまなことを並行して行っています。これはオーロラや太陽風加速などの他のあらゆる種類のアプリケーションを持つ非常に素晴らしい種類の物理学であるため、私たちはまだ二重層自体に非常に強く取り組んでいます。また、ここに新しい宇宙シミュレーションチャンバーがあります。オーストラリア国立大学。そして、ESAから戻ったプロトタイプをその宇宙シミュレーションチャンバーにマウントしました。そして、おそらく2006年1月から、推力バランスやその他の方法を測定することから始めます。他のニュースが発生する可能性もありますが、わかりません。それがどうなるか見てみましょう。私たちは間違いなくこのテーマに多くの努力を注ぎます。多くの人々が結果に興味を持っているので、それは非常に魅力的です。
ANUからのHDLTスラスター情報
