High Power Electric Propulsion System for NEP: Propulsion and Trajectory Options
Notice bibliographique
Résumé
Recent US initiatives in Nuclear Propulsion lend themselves naturally to raising the question of the assessment of various options and particularly to propose the High Power Electric Propulsion Subsystem (HPEPS) for the Nuclear Electric Propulsion (NEP). The purpose of this paper is to present the guidelines for the HPEPS with respect to the mission to Mars, for automatic probes as well as for manned missions. Among the various options, the technological options and the trajectory options are pointed out. The consequences of the increase of the electrical power of a thruster are first an increase of the thrust itself, but also, as a general rule, an increase of the thruster performance due to its higher efficiency, particularly its specific impulse increase. The drawback is as a first parameter, the increase of the thruster’s size, hence the so‐called “thrust density” shall be high enough or shall be drastically increased for ions thrusters. Due to the large mass of gas needed to perform the foreseen missions, the classical xenon rare gas is no more in competition, the total world production being limited to 20 –40 tons per year. Thus, the right selection of the propellant feeding the thruster is of prime importance. When choosing a propellant with lower molecular mass, the consequences at thruster level are an increase once more of the specific impulse, but at system level the dead mass may increase too, mainly because the increase of the mass of the propellant system tanks. Other alternatives, in rupture with respect to the current technologies, are presented in order to make the whole system more attractive. The paper presents a discussion on the thruster specific impulse increase that is sometime considered an increase of the main system performances parameter, but that induces for all electric propulsion systems drawbacks in the system power and mass design that are proportional to the thruster specific power increase (kW/N). The electric thruster specific impulse shall be optimized w.r.t. the mission. The trajectories taken into account in the paper are constrained by the allowable duration of the travel and the launcher size. The multi‐arcs trajectories to Mars (using an optimized combination of chemical and Electric propulsion) are presented in detail. The compatibility with NEP systems that implies orbiting a sizeable nuclear reactor and a power generation system capable of converting thermal into electric power, with minimum mass and volumes fitting in with Ariane 5 or the Space Shuttle bay, is assessed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,016 | 0,006 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».