Når en svag motor er bedst

Ion beams
Ion-motoren udsender et svagt blåligt lys, når den arbejder.
18 marts 2009

ESA har udviklet en motor, som er perfekt til at holde et rumfartøj på en konstant position. Motoren er så blid, at dens kraft netop modvirker det tryk, som sollyset lægger på fartøjet.

I denne måned skal teknikere fra den europæiske rumfartsorganisation ESA teste den hidtil mindste, men også den hidtil mest præcise motor, som er udviklet inden for rumfarten. Motoren, der kun er 10 centimeter lang og udsender et svagt blåligt lys, når den arbejder, yder en kraft, der svarer til at lade et hår falde på gulvet.

Trods sin lave ydeevne er motoren FEEP (Field Emission Electric Propulsion) afgørende for et heldigt udfald på en planlagt videnskabelig mission. Det drejer sig om LISA Pathfinder, der skal påvise eksistensen af såkaldte tyngdebølger – et fænomen, som indgår i Albert Einsteins generelle relativitetsteori. Kort fortalt mente Einstein, at tunge himmellegemer ”bøjer” rummet og laver ”brønde”, som ændrer den måde, andre objekter bevæger sig på – og at objekterne samtidig udløser tyngdekraftbølger, når de bevæger sig gennem rummet.

Stort set alle fysikere er overbeviste om, at bølgerne eksisterer, men hidtil har det ikke været muligt at påvise dem eksperimentelt.

LISA Pathfinder skal anbringes i et punkt, som inden for rumfarten kaldes L1 – eller Lagrange punkt 1. I punktet, der befinder sig 1,5 millioner kilometer fra Jorden i retning mod Solen, opvejer tyngdekraftvirkningerne fra Jorden og Solen hinanden. Derfor er det muligt at holde et fartøj ”flydende” i en fast position, så det skulle kunne mærke de bølger i tyngdekraften, som Einstein mente passerer gennem rummet fra tid til anden.

En af udfordringerne er imidlertid, at andre kræfter påvirker fartøjet, selvom Jordens og Solens tyngdekraftvirkning er fraværende. Først og fremmest vil den ganske svage kraft, som sollyset påvirker fartøjet med, være nok til at ødelægge resultaterne af eksperimentet.

Motoren FEEP er en såkaldt ion-motor, hvor et elektrisk felt accelererer elektrisk ladede atomer, også kaldet ioner. Ved at kaste ionerne bort i retning væk fra Solen skaber motoren en kraft i retning mod Solen.

ESA har tidligere udviklet ion-motorer. Blandt andet blev ESA’s månefartøj SMART-1 drevet af en ion-motor. Men hvor de hidtidige ion-motorer har ydet en kraft på nogle tusindedele Newton, så skal FEEP’s kraft måles i mikro-Newton. Altså en faktor 1.000 mindre.

Tanken er, at LISA Pathfinder skal forsynes med tre sæt bestående af hver fire FEEP motorer. Kombineret med et separat kontrolsystem, som designes af amerikanske NASA, vil rumfartøjet få en nøjagtighed i sin positionering, som aldrig tidligere er set i rumfarten. Positionen og orienteringen i rummet kan kontrolleres med en milliontedel af en millimeters nøjagtighed.

Testene i denne måned er de afsluttende, inden produktionen af de FEEP motorer, som faktisk skal med på fartøjet, sættes i gang. LISA Pathfinder skal opsendes i løbet af det kommende årti.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.