在航空航天公司埃尔塞贡多校区的一个实验室深处，科学家们正玩必威棋在地球上重建真空的空间。
航空航天公司的电力推进实验室专门在类似太空的条件下测试电力推进器，他们最近安装了一个新的真空室，使他们能够测试未来太空探索所需的更新的高功率推进器。
电力推进和等离子体科学实验室经理Rostislav Spektor说:“这个舱不仅增加了航空航天的测试能力，而且增加了世界的测试能力。”“当它投入使用时，它将成为世界上最好的电力推进测试设施。”
为什么电力推进?
每个人都熟悉使用化学推进的火箭底部喷出火和烟的景象。
电力推进采用了一种不同的方法，它利用电能将气体电离成等离子体，通过电和磁力的结合使等离子体从推进器中加速出来。
电力推进产生的推力比化学推进小得多，但在燃料使用量方面效率高得多。它太弱，无法通过大气层发射火箭，但一旦进入太空，重力的缺乏让电力推进推进器的真正潜力发挥出来。
“这是乌龟和兔子。电力推进缓慢但稳定，而化学推进启动非常快，但很快就耗尽了蒸汽，”Spektor说。
在历史上，电力推进主要用于卫星的定位。但它的高效特性为长距离太空探索任务提供了可能性，随着时间的推移，微小但持续的推力会逐渐增强，使航天器加速到一个非常高的速度。
一个测试强国
然而，为了完成这些长途飞行，科学家们需要能够相信推进器在任务期间能够持续可靠地工作。
这就是电力推进真空室发挥作用的地方。这些校车大小的设备配备了一系列的冷冻库，使房间非常冷。当泵启动时，空气就会附着在空气室的两侧，就像热天里一杯冷水上的凝结一样。空气消失后，舱室模拟了太空的真空状态，团队可以在里面放置电动推进器进行测试。
“电力推进装置在太空中的表现与在地球上不同。这种关系不是线性的，这使得准确预测它的表现非常困难。”“你越接近飞行时测试的条件，你就越接近测量你在轨道上预期的性能。”
这个直径14英尺、长30英尺的新容器比实验室中直径8英尺的旧容器要大得多，这意味着它有更多的空间放置低温容器。航空航天团队考虑购买商用泵，但最终决定设计自己的泵系统，以确保最佳性能。
腔体在一周内分四个部分运送，然后用螺栓固定在一起。定制设计的低温泵系统将在未来6个月内安装，然后是诊断系统。
端对端电力推进试验
作为联邦资助的研究和发展中心(FFRDC)，航空航天不允许生产可能与商业公司竞争的飞行硬件。
相反,航空提供电力推进推进器的端到端测试从测量推力、排气速度和比冲，到更高级的工作，比如描述羽流，这有助于量化航天器其他部分受损的风险。该实验室还提供使用激光和光学诊断的非侵入性测试。
“我们已经在电力推进领域为自己开辟了一个细分市场，作为测试仓库。所有的商业公司都来找我们进行公正的测试和测量，”Spektor说。“我们可能拥有世界上任何地方都能找到的最全面的电力推进诊断系统。”
最近安装的真空室和它增加的泵速，只是这个实验室的测试设备库的最新增加。
Spektor说:“随着电力推进装置越来越大，动力越来越强，需要更高的泵送速度来保持适当的压力比，并允许进行准确的测试。”“如果推进器有任何潜在的问题，你可能在较低的泵送速度下看不到它们，因为你不在太空中的条件下。”
航空航天公司准备测试立方体卫星上最新的大型电力推进装置或小型微型推进器，测试时间从几个小时到一年多不等。
电力推进的未来
当运行时，扩大的测试设施将使实验室的工作量增加一倍，为军事和民用客户以及不断增长的商业制造商领域提供测试服务。
首批客户之一将是美国宇航局，测试其12.5千瓦的先进电力推进系统(AEPS)推进器，这是美国宇航局的一部分网关的使命绕月飞行。
其他客户也在排队参观这个世界级的舱室，并从航空航天的专业技术中获益。
推进科学部主任汤姆·柯蒂斯(Tom Curtiss)说:“我们的国家安全空间客户正在开发大功率电力推进的新潜在应用。”“看着这些成果实现将是一件很棒的事情，我们将能够帮助降低未来10年或20年的鉴定和技术开发成本。”
