WVU 연구원들은 우주 추진 시스템의 대체 소스를 탐색합니다.

웨스트 버지니아 대학교 대학원생 Ripu Singh Nirwan과 WVU Eberly 예술 과학 대학의 연구 조교수인 Thomas Steinberger가 새로운 펄스 나노초 레이저의 초기 정렬을 수행하고 있습니다. 이는 대안을 테스트할 NASA 자금 지원 프로젝트에서 역할을 할 것입니다. 우주 추진 시스템의 연료원. (WVU 사진/나다니엘 고드윈)

전 세계적으로 전통적인 추진 연료가 부족하여 위성과 우주선이 빈 상태로 작동하고 있습니다. 이에 대응하여 두 명의 웨스트 버지니아 대학 연구원은 위성을 궤도에 유지하고 잠재적으로 심우주선을 운전할 수 있는 추진기에 전력을 공급하는 대체 방법을 찾고 있습니다.

WVU Eberly 예술 과학 대학의 물리학 및 천문학 교수인 Earl Scime, Oleg D. Jefimenko 및 연구 조교수인 Thomas Steinberger는 추진 시스템을 탐구하기 위한 NASA의 경쟁 연구 촉진을 위한 확립된 프로그램으로부터 748,000달러의 보조금을 받았습니다. 전통적인 연료원에 의존하지 않는 것입니다.

EPSCoR은 웨스트버지니아와 같은 주에서 향후 자금 조달에 경쟁력을 갖게 해주는 인프라를 개발하기 위해 연방 자금을 모색할 것을 권장합니다. Scime은 그와 Steinberger가 플라즈마 추진기 실험을 수행하기 위한 토대를 마련할 기회를 포착하고 있다고 말했습니다. 플라즈마 추진기는 위성을 올바른 경로로 궤도에 유지하고 궤도를 변경하며 우주선의 자세를 수정하는 데 사용됩니다.

몇 년 전, 우주선 추진기는 독성 및 가연성 추진체인 히드라진으로 구동되었습니다. 이제 대부분은 지구 대기에서 추출된 불활성 가스인 크세논을 사용하는 플라즈마 추진기로 구동됩니다.

Scime은 “이것은 비용이 많이 드는 과정입니다.”라고 말했습니다. “이것은 일반적으로 철강 제조의 부산물로 이루어지며 크세논을 생산하는 세계 최대 규모의 증류 공장 중 하나가 우크라이나의 마리우폴(Mariupol)에 있는데, 이는 파괴되었습니다. 전 세계 크세논 공급의 상당 부분이 고갈되어 공급이 매우 부족합니다.”

크세논의 대안은 크립톤이지만 이 역시 우크라이나에서 생산되었기 때문에 구하기가 어렵습니다. 또한 SpaceX는 Starlink 위성용으로 공개 시장에서 상당 부분을 구입했습니다. 크립톤이 부족해지면서 Starlink는 아르곤으로 전환했습니다.

Scime은 “우주선 추진을 위한 희귀 비활성 가스에 대한 의존도가 실질적인 문제가 되었습니다.”라고 말했습니다.

이를 위해 그와 Steinberger는 고체 형태의 요오드를 대체 연료로 연구해 왔습니다.

Steinberger는 "몇 가지 큰 장점이 있습니다."라고 말했습니다. “우주선에 작은 부피로 담을 수 있습니다. 고압 탱크나 가스 취급이 필요하지 않습니다. 몇 년 전 우리는 요오드에 관심을 갖고 미 공군으로부터 요오드 플라즈마를 만들 수 있는 장치를 구해 요오드 이온의 흐름을 측정하는 진단법을 개발했습니다. 이제 우리는 다음 단계를 모색하고 있습니다.”

Scime 팀은 요오드 플라즈마에 대한 레이저 분광학을 개척했으며 추진기에서 이온화된 요오드의 속도를 측정하는 세계 최초의 방법을 개발했습니다.

“우리는 사람들이 요오드 추진기를 특성화하는 더 나은 방법을 가질 수 있도록 레이저 기술을 사용하여 요오드 기반 추진기를 테스트할 것을 NASA에 제안했습니다.”라고 그는 말했습니다.

요오드는 지저분하고 대형 테스트 챔버에서 호흡 문제를 일으킬 수 있기 때문에 Scime과 Steinberger는 더 작고 간단한 챔버를 구축하여 더 큰 시설로 이식할 수 있는 이온 추진기 진단 기술을 개발하고 완성할 예정입니다.

팀은 3개년 프로젝트의 초기 단계에 있는 동안 추진기가 잘 작동하는지 측정하는 방법을 개발하는 역할을 수행할 계획입니다.

“우리는 요오드 기반 추진기를 만들고 있습니다.”라고 Scime은 말했습니다. “따라서 20년 안에 우리는 인공위성에서 많은 요오드 추진 시스템을 볼 수 있을 것으로 예상하며, 어쩌면 화성으로의 장기 임무에서도 가능할 수도 있습니다. 바라건대 우리는 이러한 종류의 추진기가 널리 사용되는 것을 보게 될 것입니다. 그리고 우리는 그것이 잘 작동하도록 만드는 과정의 일부가 될 것입니다.”

Scime과 Steinberger의 연구를 기반으로 한 연구를 추구하는 그룹이 많지만 다른 어떤 그룹도 이온화된 요오드에 대한 레이저 분광학을 수행하지 않습니다.