Mesin propulsi plasma

Mesin propulsi plasma adalah jenis propulsi listrik yang menghasilkan daya dorong dari plasma kuasi-netral. Hal ini berbeda dengan mesin pendorong ion, yang menghasilkan daya dorong dengan mengekstraksi arus ion dari sumber plasma, yang kemudian dipercepat hingga kecepatan tinggi menggunakan kisi-kisi anoda. Mesin ini tersedia dalam berbagai bentuk (lihat propulsi listrik). Namun, dalam literatur ilmiah, istilah "pendorong plasma" terkadang mencakup pendorong yang biasanya disebut sebagai " mesin ion ".

Pendorong plasma biasanya tidak menggunakan jaringan tegangan tinggi atau anoda/ katode untuk mempercepat partikel bermuatan dalam plasma, melainkan menggunakan arus dan potensial yang dihasilkan secara internal untuk mempercepat ion, sehingga menghasilkan kecepatan pembuangan yang lebih rendah karena kurangnya tegangan percepatan yang tinggi.^[1]^[2]^[3]^[4]^[5]

Jenis pendorong ini memiliki sejumlah keuntungan. Kurangnya jaringan anoda tegangan tinggi menghilangkan kemungkinan elemen pembatas sebagai akibat dari erosi ion jaringan. Buangan plasma bersifat 'kuasi-netral', yang berarti bahwa ion positif dan elektron ada dalam jumlah yang sama, yang memungkinkan rekombinasi ion-elektron sederhana dalam pembuangan untuk menetralkan gumpalan pembuangan, menghilangkan kebutuhan akan senjata elektron (katode berongga). Pendorong seperti itu sering kali menghasilkan plasma sumber menggunakan frekuensi radio atau energi gelombang mikro, menggunakan antena eksternal. Fakta ini, dikombinasikan dengan tidak adanya katode berongga (yang sensitif terhadap semua kecuali gas mulia), memungkinkan kemungkinan menggunakan pendorong ini pada berbagai propelan, dari argon hingga campuran udara karbon dioksida hingga urin astronot.

Mesin plasma sangat cocok untuk misi antarplanet karena impuls spesifiknya tinggi.

Banyak badan antariksa yang mengembangkan sistem propulsi plasma, termasuk Badan Antariksa Eropa, Badan Antariksa Iran, dan Universitas Nasional Australia, yang bersama-sama mengembangkan pendorong lapisan ganda.

Sejarah

Mesin plasma telah digunakan dalam misi luar angkasa. Penggunaan pertama mesin plasma adalah pendorong plasma berdenyut pada wahana antariksa Soviet Zond 2 yang membawa enam PPT yang berfungsi sebagai aktuator sistem kendali sikap. Sistem propulsi PPT diuji selama 70 menit pada tanggal 14 Desember 1964 saat wahana antariksa tersebut berada pada jarak 4,2 juta kilometer dari Bumi.

Pada tahun 2011, NASA bermitra dengan Busek untuk meluncurkan pendorong efek Hall pertama di atas satelit Tacsat-2. Pendorong tersebut adalah sistem propulsi utama satelit. Perusahaan meluncurkan pendorong efek Hall lainnya tahun itu. Pada tahun 2020, penelitian tentang jet plasma diterbitkan oleh Universitas Wuhan. Namun, perkiraan daya dorong yang diterbitkan dalam karya tersebut kemudian terbukti hampir sembilan kali lipat dari tingkat yang mungkin secara teoretis bahkan jika 100% daya gelombang mikro input diubah menjadi daya dorong.

Ad Astra Rocket Company tengah mengembangkan Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket (VASIMR). Perusahaan Kanada Nautel tengah memproduksi generator RF 200 kW yang dibutuhkan untuk mengionisasi propelan. Beberapa pengujian komponen dan eksperimen "Plasma Shoot" dilakukan di laboratorium Liberia, Kosta Rika. Proyek ini dipimpin oleh mantan astronot NASA Dr. Franklin Chang-Díaz (CRC-USA).

Aliansi Dirgantara Kosta Rika mengumumkan pengembangan dukungan eksternal untuk VASIMR yang akan dipasang di luar Stasiun Luar Angkasa Internasional. Tahap rencana pengujian VASIMR di luar angkasa ini diharapkan akan dilaksanakan pada tahun 2016.