相対性理論のテストの大きな仕事のための小さなエンジン

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欧州宇宙機関の研究者たちは、これまで宇宙用に構築された最小でありながら最も正確に制御可能なエンジンとして彼らが説明するものをテストしています。横方向に10センチ(4インチ)の大きさで、かすかに青い輝きを放つ電界放出型電気推進(FEEP)エンジンは、髪の1本の落下に相当する平均推力を生み出します。しかし、その推力範囲と制御性は、より強力なスラスタよりもはるかに優れており、アインシュタインの一般相対性理論をテストする将来の宇宙ミッションにとって重要になります。

「ほとんどの推進システムは、車両をAからBに移動するために使用されます」と、エンジン研究を担当する機関の科学プロジェクト部のDavide Nicoliniは説明しました。 「しかし、FEEPの目的は、宇宙船を一定の位置に維持し、それを混乱させるごくわずかな力でさえ、他のエンジン設計では対応できない精度に補正することです。」

すべての外部の影響から切り離されたときにオブジェクトがどのように動作するかを監視することは、物理学者の長い間野心ですが、地球の重力場の中で行うことはできません。したがって、LISAパスファインダー(レーザー干渉計宇宙アンテナ)と呼ばれる次の10年のミッションは、ラグランジュポイントの1つであるL-1まで150万km(900,000マイル)飛行します。そこでは、太陽と地球の重力が互いに打ち消しあうので、1対の自由に動くテストオブジェクトの動作を正確に監視できます。

しかし、実験を残りの宇宙から完全に切り離すには、依然として克服すべきいくつかの摂動が残っています。特に、太陽光自体のわずかではありますが継続的な圧力です。そこで登場するのがFEEPです。ESAのSMART-1ムーンミッションやその他の宇宙船に搭載されている他のイオンエンジンと同じ基本原理で動作します。電界をかけると、帯電した原子(イオン)が加速され、推力が発生します。 。

しかし、他のイオンエンジンの推力はミリニュートンで測定されますが、FEEPのパフォーマンスはマイクロニュートン(1000分の1単位)で評価されます。エンジンの推力範囲は0.1〜150マイクロニュートンで、1/5秒(190ミリ秒)以上の時間応答で0.1マイクロニュートンよりも優れた分解能が得られます。

エンジンは液体金属セシウムを推進剤として使用しています。毛管作用(表面張力に関連する現象)によって、カミソリは鋭い鋭いスリットで終わる一対の金属表面の間を流れます。セシウムは電界が生成されるまでスリットの口にとどまります。これにより、液体金属に小さな円錐が形成され、先端から発射された原子が帯電して推力を発生させます。

LISAパスファインダーには12個のスラスタが使用されます。 NASAが設計した別の推進システムと連携して、スラスタは方向制御を以前のどの宇宙船よりも少なくとも100倍正確にする必要があります。 100万分の1ミリまで。

LISAには、500万km(300万マイル)離れた3つの衛星が含まれ、レーザーによってリンクされ、太陽を周回しています。目的は、重力波として知られる空間と時間の波紋を検出することです。これは、アインシュタインの一般相対性理論によって予測されていますが、これまでのところ検出されていません。波は衛星間で測定された距離に小さな変動を引き起こします。

エンジンは先月テストされ、テストが分析されて概念が証明されると、FEEPテクノロジーは、天文学用の精密編隊飛行、地球観測、マッピングバリエーション用のドラッグフリー衛星など、他のさまざまなミッションに割り当てられました。地球の重力で。

出典:ESA

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