Galeria

W kwietniu 2021 roku grupa dr. Jacka Kurzyny z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy zakończyła realizację projektu HIKHET – High Impulse Krypton Hall Effect Thruster (finansowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną w ramach programu Polish Industry Incentive Scheme), który miał na celu rozwinięcie opracowanej w IFPiLM konstrukcji plazmowego silnika typu Halla klasy 500 W bazującego na paliwie kryptonowym w kierunku zwiększenia impulsu właściwego.

Silnik Halla zasilany kryptonem pracujący w Laboratorium PlaNS

Impuls właściwy, czyli popęd siły przypadający na każdy kilogram wyrzucanej masy, jest miarą efektywności gospodarowania dostępnym na pokładzie satelity paliwem. Ponieważ niemal wszystkie nowe satelity są wyposażane w systemy napędowe pozwalające im wykonywać manewry orbitalne w celu wydłużenia czasu trwania misji oraz ostatecznie usunięcia satelity z orbity, to właśnie ilość paliwa dostępna na pokładzie urządzenia jest obecnie głównym ograniczeniem czasu życia satelitów.

W trakcie trwającego 3 lata projektu w Laboratorium Plazmowych Napędów Satelitarnych (PlaNS) udoskonalono i przeprowadzono obszerne testy wyjściowego urządzenia (powstałego w ramach projektu KLIMT), zaimplementowano nowe diagnostyki strumienia wyrzucanej plazmy (Faraday Cup oraz Retarding Potential Analyzer) oraz zaprojektowano nową konstrukcję w oparciu o rezultaty modelowania pola magnetycznego i symulacji termicznych. Finalny model silnika szczegółowo zbadano w szerokim zakresie parametrów pracy (rodzaju paliwa, wydatku masowego, napięcia wyładowania, siły pola magnetycznego), stwierdzając dla kryptonu wzrost wartości impulsu właściwego z 1400 s do 2600 s przy jednoczesnej poprawie wydajności z 20% do 34%. Ponadto, udoskonalona konstrukcja zaowocowała zmniejszeniem temperatury pracy urządzenia o 100^oC oraz redukcją masy silnika o 30%. Uzyskane wyniki pozwalają konkurować z innymi silnikami Halla tej klasy energetycznej oraz czynią urządzenie IFPiLM unikalne pod względem oferowanego impulsu właściwego.

Impuls właściwy w funkcji mocy wyładowania – porównanie silników KLIMT i HIKHET na tle innych silników Halla opisywanych w literaturze (dane dla kryptonu)

Materiały: © IFPiLM