ระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์



ระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ( SEP ) คือการผสมผสานระหว่างเซลล์แสงอาทิตย์และ เครื่องยนต์ขับดันไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อน ยานอวกาศผ่านอวกาศ[ 1 ]เทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้ในการออกแบบยานอวกาศหลากหลายรูปแบบโดยองค์การอวกาศยุโรป (ESA) องค์การอวกาศญี่ปุ่น ( JAXA ) องค์การวิจัยอวกาศแห่งอินเดีย( ISRO) และNASA [ 1 ] SEP มีแรงขับจำเพาะสูงกว่าระบบขับเคลื่อนด้วยจรวดเคมีอย่างมาก จึงต้องการมวลเชื้อเพลิงน้อยลงในการปล่อยยานอวกาศ เทคโนโลยีนี้ได้รับการประเมินสำหรับภารกิจไปยังดาวอังคาร[ 2 ]
ภาพรวม
ระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เป็นการผสมผสานแผงโซลาร์เซลล์บนยานอวกาศกับเครื่องขับดันไฟฟ้าหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น ซึ่งใช้งานร่วมกัน มีเครื่องขับดันไฟฟ้าหลายประเภท รวมถึงที่เรียกว่าเครื่องขับดันไอออนซึ่งเป็นคำที่มักถูกใช้ผิดๆ เพื่ออธิบายเครื่องขับดันไฟฟ้าทุกประเภท
นอกจากนี้ ยังสามารถผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้โดยไม่ต้องใช้ แผง โซลาร์เซลล์เช่น การใช้ตัวรวมแสงอาทิตย์และเครื่องยนต์สเตอร์ลิง
ระบบ SEP ขนาด 50 กิโลวัตต์ได้รับการศึกษาในช่วงปี 2010 สำหรับภารกิจไปยังดาวเคราะห์น้อย[ 3 ]ในเดือนกุมภาพันธ์ 2012 NASA ได้มอบสัญญาสำหรับระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์[ 4 ]
ตัวอย่างงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีประเภทนี้คือระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าขั้นสูง[ 5 ]
เครื่องยนต์ ไอออน NASA Solar Technology Application Readiness (NSTAR) ถูกนำมาใช้กับแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งได้รับการทดสอบใน ภารกิจ Deep Space 1พร้อมกับ Solar Concentrator Arrays (เปิดตัวในปี 1998 เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ New Millennium Program ) [ 6 ] [ 7 ]
SEP ได้รับการศึกษาในฐานะเทคโนโลยีสำหรับภารกิจไปยังดาวอังคาร[ 2 ] โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แรงขับจำเพาะสูงของเครื่องยนต์ไอออนสามารถลดมวลโดยรวมและหลีกเลี่ยงการใช้เทคโนโลยีนิวเคลียร์เพื่อผลิตพลังงานเมื่อใช้ร่วมกับแผงโซลาร์เซลล์[ 2 ]การศึกษาในปี 1998 เกี่ยวกับ SEP สำหรับภารกิจที่มีมนุษย์ควบคุมชี้ให้เห็นว่ายานอวกาศขนาดเท่ามนุษย์จะต้องใช้พลังงานไฟฟ้า 600 ถึง 800 กิโลวัตต์ร่วมกับเครื่องยนต์ไอออนที่มีแรงขับจำเพาะ 2000 ถึง 2500 วินาที[ 2 ]
ตัวอย่างภารกิจ
- ภารกิจBepiColombo ไปยัง ดาวพุธ (เปิดตัว) [ 8 ]
- รุ่งอรุณถึงดาวเคราะห์น้อยเวสต้าและเซเรส (เสร็จสมบูรณ์)
- ภารกิจ Deep Space 1ไปยังดาวเคราะห์น้อย Braille และดาวหาง Borrelly (เสร็จสมบูรณ์)
- การสื่อสาร GSAT-9 (เริ่มดำเนินการแล้ว)
- การเดินทางจาก ยานฮายาบูสะไปยังดาวเคราะห์น้อยอิโตะคาวะ (เสร็จสิ้น)
- ยานฮายาบูสะ 2เดินทางไปยังดาวเคราะห์น้อยริวกุ (ภารกิจหลักเสร็จสมบูรณ์ ภารกิจเพิ่มเติมกำลังดำเนินอยู่)
- ยานลากจูงอวกาศ LightShipสำหรับสำรวจดาวอังคาร (อยู่ระหว่างการพัฒนา)
- สถานีอวกาศลูนาร์เกตเวย์ โคจรรอบดวงจันทร์ (อยู่ระหว่างการก่อสร้าง)
- ยานไซคีไปยังดาวเคราะห์น้อยไซคี (ปล่อยจรวด)
- GSAT-20 (ปล่อยขึ้นสู่อวกาศแล้ว)
- อินเทอร์เน็ตดาวเทียมวงโคจรต่ำStarlink (มีดาวเทียมให้บริการหลายพันดวง)
เทคโนโลยีการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า
- จรวดเรซิสโตเจ็ท
- เครื่องขับดันไอออน
- เครื่องขับดันพลาสมาแบบพัลส์
- เครื่องขับดันแบบฮอลล์เอฟเฟกต์
- เครื่องขับดันแม่เหล็กพลาสมาไดนามิก
- เครื่องขับเคลื่อนความร้อนไฟฟ้าไมโครเวฟ
- ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแบบปล่อยสนามไฟฟ้า
- จรวดแมกนีโตพลาสมาแรงขับจำเพาะแปรผัน (VASMIR)