En avancerad rymdmotor för att driva människor till Mars har slagit rekorden för driftström, kraft och kraft för en enhet av sitt slag, känd som en hallpropeller.

Thrusterens utveckling leddes av Alec Gallimore, University of Michigan professor i rymdteknik och Robert J. Vlasic dekan för teknik.

Hallpropeller erbjuder exceptionellt effektiv plasmabaserad rymdfarkostdrivning genom att accelerera små mängder drivmedel mycket snabbt med hjälp av elektriska och magnetiska fält. De kan uppnå topphastigheter med en liten bråkdel av bränslet som krävs i en kemisk raket.

"Mars -uppdrag är precis vid horisonten, och vi vet redan att hallpropeller fungerar bra i rymden, "Sa Gallimore." De kan optimeras antingen för att bära utrustning med minimal energi och drivmedel under ett år eller så, eller för hastighet - att bära besättningen till Mars mycket snabbare. "

Utmaningen är att göra dem större och kraftfullare. X3, en hallpropeller designad av forskare vid U-M, NASA och U.S. Air Force, krossade det tidigare tryckrekordet som sattes av en hallpropeller, kommer in på 5,4 newton kraft jämfört med 3,3 newton. Förbättringen av dragkraften är särskilt viktig för besättningen - det innebär snabbare acceleration och kortare restider. X3 har också mer än fördubblat driftsrekordet (250 ampere mot 112 ampere) och körde med en något högre effekt (102 kilowatt mot 98 kilowatt).

X3 är en av tre prototyp "Mars -motorer" som ska förvandlas till ett fullt framdrivningssystem med finansiering från NASA. Scott Hall, doktorand i rymdteknik vid U-M, utförde testerna vid NASA Glenn Research Center i Cleveland, tillsammans med Hani Kamhawi, en NASA Glenn -forskare som har varit starkt involverad i utvecklingen av X3. Experimenten var kulmen på mer än fem års byggande, testa och förbättra thrusteren.

NASA Glenn, som specialiserat sig på solenergi framdrivning, är för närvarande hem för den enda vakuumkammaren i USA som kan hantera X3 -thrusteren. Thrusteren producerar så mycket avgaser att vakuumpumpar vid andra kammare inte kan hänga med. Sedan, xenon som har skjutits ut från motorns baksida kan glida tillbaka in i plasmaplåten, förvirra resultaten. Men från och med januari 2018, en uppgradering av vakuumkammaren i Gallimores laboratorium möjliggör X3-testning direkt vid UM.

Tills vidare, X3 -teamet tog ett testfönster från slutet av juli till augusti i år, börjar med fyra veckor för att sätta upp hållaren, montera thrusteren och anslut thrusteren med xenon och elektriska nätaggregat. Hall hade byggt ett anpassat dragställ för att bära X3:s 500 kilo vikt och motstå dess kraft, eftersom befintliga läktare skulle kollapsa under den. Under hela processen, Hall och Kamhawi fick stöd av NASA -forskare, ingenjörer och tekniker.

"Det stora ögonblicket är när du stänger dörren och pumpar ner kammaren, "Sa Hall.

Efter 20 timmars pumpning för att uppnå ett rymdliknande vakuum, Hall och Kamhawi tillbringade 12-timmars dagar med att testa X3.

Även små sprickor känns som stora problem när det tar dagar att gradvis få tillbaka luften in i kammaren, gå in för att reparera och pumpa ut luften igen. Men trots utmaningarna, Hall och Kamhawi tog upp X3 till sin rekordkraft, ström och kraft under de 25 testdagarna.

Blickar framåt, X3 kommer äntligen att integreras med de strömförsörjningar som utvecklas av Aerojet Rocketdyne, en raket- och missilframdrivningstillverkare och bly på framdrivningssystembidraget från NASA. Våren 2018, Hall förväntar sig att vara tillbaka på NASA Glenn som kör ett 100-timmars test av X3 med Aerojet Rocketdynes kraftbehandlingssystem.