Abbildung Nanosatelliten. Rick_Jo / iStock
Forscher vom MIT entwickelten ein einzigartiges 3D-gedrucktes Triebwerk, das reine Ionen emittiert und damit eine äußerst effiziente Antriebsquelle für Nanosatelliten darstellt.
Gebaut mit einer Kombination aus 3D-Druck und das hydrothermale Wachstum von Zink-Nanodrähten, das neue Triebwerk ist das erste, das aus den zur Erzeugung des Antriebs verwendeten ionischen Flüssigkeiten reine Ionen erzeugt, eine MIT-Pressemitteilung erklärt .
MITs weltweit erster reiner Ionenantrieb
Der Antrieb über reine Ionen ist effizienter als der Stand der Technik Satellit Antriebsmethoden, da sie mehr Schub pro Treibmittelströmungseinheit ermöglichen, erklärt Luis Fernando Velásquez-García, Hauptforschungswissenschaftler an den Microsystems Technology Laboratories MTL des MIT.
In jeder Hinsicht ist der vom Gerät der Forscher erzeugte Schub, der auf der Skala von einigen zehn Mikronewton messbar ist, tatsächlich winzig.
In der reibungslosen Umgebung des Weltraums a CubeSat oder ein ähnlich kleiner Satellit könnte solche Triebwerke verwenden, um jahrelang effizient zu beschleunigen oder zu manövrieren.
Velásquez-García betont die Rolle, die additive Fertigung oder 3D-Druck bei der Bereitstellung neuer kostengünstiger Möglichkeiten für die Stromversorgung von Satelliten spielen kann :
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"Wenn Sie ernsthaft Hochleistungshardware für den Weltraum entwickeln möchten, müssen Sie unbedingt die Formen, Materialien und alles, was diese Systeme ausmacht, optimieren. Der 3D-Druck kann bei all diesen Dingen helfen", sagt er.
Funktionsweise des Ionenstrahlruders
In a Papier in der Zeitschrift veröffentlicht Additive Fertigung, die Forscher beschreiben, wie sie miniaturisiert werden Ionenthruste r arbeitet elektrohydrodynamisch, indem es aus einer Art flüssigem Salz, der als ionische Flüssigkeit bezeichnet wird, einen feinen Sprühnebel beschleunigter, geladener Teilchen erzeugt.
A 3D-gedruckt Der Körper enthält ein Reservoir an ionischer Flüssigkeit sowie einen "Miniaturwald" von Emitterkegeln. Diese Emitterkegel sind mit Zinkoxid-Nanodrähten beschichtet, die hydrothermal auf den Kegeloberflächen wachsen.
Laut den Forschern wirken die Nanodrähte im Wesentlichen als Dochte, wenn sie die Flüssigkeit vom Reservoir zu den Emitterspitzen transportieren. Anschließend wird eine Spannung zwischen den Emittern und einer 3D-gedruckten Extraktorelektrode angelegt, um geladene Partikel - ein Elektrospray - auszuwerfen- von den Emitterspitzen, um den Antrieb zu ermöglichen.
Mögliche 'geheime Sauce' des reinen Ionenantriebs
In der Regel enthält ein aus ionischen Flüssigkeiten hergestelltes Elektrospray Ionen sowie andere Spezies aus Ionen, die mit neutralen Molekülen gemischt sind. Dies macht den reinen Ionenantrieb des MIT zu einer Weltneuheit.
Die Forscher sagen, dass ihr reiner Ionenstrahl tatsächlich ein überraschendes Ergebnis ihres Designs war, und sie sind sich nicht ganz sicher, wie er hergestellt wurde - obwohl sie davon ausgehen, dass die Zink-Nanodrähte "die geheime Sauce" sind.
"Wir glauben, dass dies etwas mit der Art und Weise zu tun hat, wie die Ladung injiziert wird und wie die Flüssigkeit mit dem Drahtmaterial interagiert, wenn sie die Flüssigkeit zu den Emissionsstellen transportiert", erklärt Velásquez-García.
Die Forscher glauben, dass ihr neues Design Unternehmen dabei helfen kann, die Hardware, die sie durch Herstellung in den Weltraum senden, über viele Jahre hinweg zu nutzen. Antrieb durch den Raum unglaublich effizient.