अनुकूलन, परीक्षण और लघुकृत हॉल के निदान के लिए जोर
Summary
यहां, हम परीक्षण और अंतरिक्ष लैबोरेटरी लघुकृत हॉल प्रकार के आधार पर आधारित प्रणालियों का अनुकूलन करने के लिए एक प्रोटोकॉल मौजूद हैं ।
Abstract
लघुकृत अंतरिक्ष यान और उपग्रहों स्मार्ट, अत्यधिक कुशल और टिकाऊ कम जोर के बल की आवश्यकता होती है, उपस्थिति और समायोजन के बिना विस्तारित, विश्वसनीय आपरेशन में सक्षम । त्वरण का एक साधन के रूप में गैसों के ऊष्मा गुणों का उपयोग जो Thermochemical के बल उनके निकास गैस वेग पर शारीरिक सीमाएं हैं, कम दक्षता में जिसके परिणामस्वरूप । इसके अलावा, इन इंजन छोटे चुनौतियों पर बेहद कम क्षमता का प्रदर्शन और लगातार ऑपरेटिंग सिस्टम जो अंतरिक्ष यान अभिविंयास, वेग और स्थिति के वास्तविक समय अनुकूली नियंत्रण प्रदान करने के लिए अनुपयुक्त हो सकता है । इसके विपरीत, बिजली की लैबोरेटरी सिस्टम जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उपयोग करने के लिए (यानी, प्लाज्मा) के निकास वेग के मामले में किसी भी भौतिक सीमा नहीं है, लगभग किसी भी बड़े पैमाने पर दक्षता और विशिष्ट आवेग की अनुमति देते हैं । कम जोर हॉल चुनौतियों कई हजार घंटे के एक जीवन भर है । उनके निर्वहन वोल्टेज १०० और ३०० वी के बीच पर्वतमाला, < 1 किलोवाट की नाममात्र की शक्ति पर काम कर रहे । वे आकार में 20 से १०० mm बदलती हैं । बड़े हॉल जोर के millinewton के अंश प्रदान कर सकते हैं । पिछले कुछ दशकों में, वहां छोटे द्रव्यमान, कम बिजली, और उच्च दक्षता लैबोरेटरी सिस्टम में एक बढ़ती ब्याज 50-200 किलो के उपग्रहों ड्राइव करने के लिए किया गया है । इस काम में, हम कैसे बनाने के लिए प्रदर्शन करेंगे, परीक्षण, और एक छोटे से (30 मिमी) का अनुकूलन एक छोटे उपग्रह के बारे में ५० किलो वजनी पहुंचाने में सक्षम हॉल जोर । हम जोर से एक बड़े अंतरिक्ष वातावरण सिम्युलेटर में सक्रिय है, और का वर्णन कैसे जोर मापा जाता है और बिजली के मापदंडों, प्लाज्मा विशेषताओं सहित, एकत्र कर रहे हैं और प्रमुख जोर मापदंडों का आकलन करने के लिए संसाधित दिखा देंगे । हम यह भी है कि कैसे जोर से यह सबसे कुशल छोटे कभी बनाया चुनौतियों में से एक बनाने के लिए अनुकूलित है प्रदर्शन करेंगे । हम भी चुनौतियों और नए जोर सामग्री द्वारा प्रस्तुत अवसरों को संबोधित करेंगे ।
Introduction
अंतरिक्ष उद्योग में नए सिरे से ब्याज अत्यधिक कुशल बिजली लैबोरेटरी सिस्टम द्वारा catalyzed किया गया है कि तेजी से कम प्रक्षेपण लागत1,2,3पर बढ़ाया मिशन क्षमताओं उद्धार । अंतरिक्ष इलेक्ट्रिक लैबोरेटरी उपकरणों के कई विभिन्न प्रकार के हाल ही में प्रस्तावित किया गया है और परीक्षण4,5,6,7,8 अंतरिक्ष में वर्तमान दिन ब्याज द्वारा समर्थित 9अंवेषण,10। उनमें से, gridded आयन11,12 और हॉल-प्रकार के13,14 के लिए उनके बारे में ८०% की बहुत उच्च दक्षता तक पहुंचने की क्षमता के कारण प्राथमिक ब्याज की हैं, से अधिक है कि किसी भी रासायनिक बल की, सबसे कुशल ऑक्सीजन हाइड्रोजन प्रणालियों सहित, जो की क्षमता के बारे में ५००० मी तक सीमित है प्रधान शारीरिक कानून15,16,17,18।
व्यापक, लघुकृत अंतरिक्ष के बल के विश्वसनीय परीक्षण आम तौर पर परीक्षण कक्ष, निर्वात सुविधाओं (पंप), नियंत्रण और निदान उपकरणों, प्लाज्मा मापदंडों की माप के लिए एक प्रणाली शामिल है कि परीक्षा सुविधाओं का एक बड़ा परिसर की आवश्यकता है 19, और सहायक उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला है कि इस तरह के एक बिजली की आपूर्ति प्रणाली, फेंकने योग्य आपूर्ति इकाई, जोर माप स्टैंड और कई अन्य20,21के रूप में, जोर के संचालन को बनाए रखने । इसके अलावा, एक ठेठ अंतरिक्ष लैबोरेटरी जोर कई इकाइयों जो अलग से पूरे जोर प्रणाली की दक्षता और सेवा जीवन को प्रभावित कर रहे हैं, और इसलिए, दोनों अलग से परीक्षण किया जा सकता है और जोर से22विधानसभा के भाग के रूप में, 23. यह महत्वपूर्ण परीक्षण प्रक्रियाओं पेचीदा और लंबे समय परीक्षण24,25का तात्पर्य है । एक है जोर है कैथोडिक इकाई की विश्वसनीयता, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से जब अलग नोदक उपयोग किया जाता है भी विशेष विचार26,27की आवश्यकता है ।
एक बिजली की लैबोरेटरी प्रणाली के प्रदर्शन को बढ़ाता है, और अंतरिक्ष मिशन में परिचालन तैनाती के लिए मॉड्यूल अर्हता प्राप्त करने के लिए, भूमि परीक्षण सुविधाओं जो यथार्थवादी अंतरिक्ष वातावरण के अनुकरण सक्षम बहु की लैबोरेटरी के परीक्षण के लिए आवश्यक हैं इकाइयों28,29,30। इस तरह के एक प्रणाली का एक उदाहरण एक बड़े पैमाने पर अंतरिक्ष लैबोरेटरी सेंटर-सिंगापुर (SPC-एस, चित्रा 1a, बी)31पर स्थित कक्ष पर्यावरण सिमुलेशन चैंबर है । जब इस तरह के एक सिमुलेशन वातावरण के विकास, निंनलिखित प्राथमिक और माध्यमिक विचार के लिए ध्यान में रखा जाना चाहिए । प्राथमिक चिंताओं है कि इस प्रकार बनाया अंतरिक्ष वातावरण सही और मज़बूती से एक यथार्थवादी अंतरिक्ष वातावरण अनुकरण करना चाहिए, और में निर्मित नैदानिक प्रणालियों एक प्रणाली के प्रदर्शन के मूल्यांकन के दौरान सटीक और सटीक निदान प्रदान करना चाहिए । माध्यमिक चिंताओं है कि नकली अंतरिक्ष वातावरण उच्च तेजी से स्थापना और अलग लैबोरेटरी और नैदानिक मॉड्यूल के परीक्षण को सक्षम करने के लिए अनुकूलन योग्य होना चाहिए, और पर्यावरण को अनुकूलित करने के लिए उच्च प्रवाह परीक्षण को समायोजित करने में सक्षम होना चाहिए एक साथ कई इकाइयों का निर्वहन और संचालन की स्थिति ।
अंतरिक्ष पर्यावरण सिमुलेटर और पंपिंग सुविधाएं
यहां, हम SPC-एस कि लघुकृत इलेक्ट्रिक लैबोरेटरी सिस्टम के परीक्षण के लिए लागू किया गया है, साथ ही साथ एकीकृत मॉड्यूल में दो सिमुलेशन सुविधाओं का वर्णन । इन दोनों सुविधाओं के विभिंन तराजू के हैं, और मुख्य रूप से प्रदर्शन मूल्यांकन की प्रक्रिया में विभिंन भूमिकाओं है, के रूप में नीचे उल्लिखित ।
बड़े प्लाज्मा अंतरिक्ष actuation चैंबर (PSAC)
PSAC ४.७५ मीटर (लंबाई) x २.३ मीटर (व्यास) के आयामों है और एक वैक्यूम पम्पिंग सुइट है जिसमें कई उच्च क्षमता वाले पंपों के साथ मिलकर काम कर रहे हैं । यह 10-6 पीए से कम बेस प्रेशर हासिल करने में सक्षम है । यह एक एकीकृत वैक्यूम नियंत्रण readout और निकासी और चैंबर के मिटाने के लिए पंप सक्रियण/ यह कई अनुकूलन निकला हुआ किनारा, विद्युत feedthroughs और दृश्य नैदानिक portholes लाइन परीक्षण सुविधा प्रदान करने के साथ सुसज्जित है । यह, एक साथ निदान क्षमताओं का एक पूर्ण सुइट आंतरिक घुड़सवार के साथ, यह बहु-मोडल निदान के लिए तेजी से संशोधित करने की अनुमति देता है । PSAC के पैमाने भी एक नकली वातावरण में आवेदनों के लिए पूरी तरह से एकीकृत मॉड्यूल के परीक्षण के लिए अनुमति देता है ।
PSAC SPC-एस प्रमुख अंतरिक्ष पर्यावरण सिमुलेशन सुविधा है (चित्रा 1c, डी) । इसकी सरासर आकार अप करने के लिए कुछ है यू एक quadfilar मंच पर मुहिम शुरू की पूरी मॉड्यूल के परीक्षण के लिए अनुमति देता है । इस पद्धति का लाभ वास्तविक समय दृश्य में होगा कि कैसे लैबोरेटरी मॉड्यूल के रूप में विभिन्न पेलोड पर घुड़सवारी अंतरिक्ष में पेलोड के पैंतरेबाज़ी में गतिशीलता को प्रभावित कर सकता है । इस बढ़ते और एक मालिकाना quadfilar जोर माप मंच पर पूरे पेलोड के निलंबन के माध्यम से नकली है । इसके बाद जबरदस् त फ़ायरिंग की जा सकती है, और जबरदस् त और पेलोड के साथ निलंबित प् लेटफॉर्म को अंतरिक्ष शर्तों के अनुसार परीक्षण किया जाएगा । इलेक्ट्रिक लैबोरेटरी मॉड्यूल के माध्यम से परीक्षण के माहौल में प्रवेश करने वाले फेंकने योग्य गैस टाक को कुशलतापूर्वक वैक्यूम सुइट द्वारा पंप किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि चैंबर के समग्र दबाव को बदला न जाए, इस प्रकार, एक यथार्थवादी अंतरिक्ष वातावरण को बनाए रखने३२ ,३३,३४. इसके अलावा, बिजली लैबोरेटरी सिस्टम आम तौर पर प्लाज्मा का उत्पादन शामिल है और आरोप प्रणाली से बाहर निकलने के लिए जोर३५उत्पंन कणों की गति के हेरफेर का दोहन । छोटे सिमुलेशन वातावरण में, buildup के प्रभारी या दीवार पर प्लाज्मा खोल की आवेगी प्रणाली के लिए अपनी निकटता के कारण प्लाज्मा-दीवार बातचीत के माध्यम से निर्वहन प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं, विशेष रूप से micropropulsion जहां ठेठ जोर मान millinewtons के क्रम में हैं । इसलिए, विशेष ध्यान और जोर दिया जाना चाहिए के लिए खाते के लिए और इस तरह के कारकों से योगदान marginalize३६। PSAC के बड़े आकार प्लाज्मा-दीवार बातचीत को कम करता है, उन्हें नगण्य प्रतिपादन, निर्वहन मापदंडों का एक अधिक सटीक प्रतिनिधित्व देने और बिजली की लैबोरेटरी मॉड्यूल में बेर प्रोफाइल की निगरानी को सक्षम करने. PSAC आम तौर पर पूर्ण मॉड्यूल मूल्यांकन और प्रणालियों एकीकरण/अनुकूलन प्रक्रियाओं जो अंतरिक्ष योग्यता के लिए तैयार करने में जमीन परीक्षण के लिए ऑपरेशन के लिए तैयार प्रणालियों में जोर प्रोटोटाइप के त्वरित अनुवाद के लिए अनुमति देता है में प्रयोग किया जाता है ।
स्केल्ड प्लाज्मा अंतरिक्ष पर्यावरण सिंयुलेटर (PSEC)
PSEC ६५ cm x ४० cm x १०० cm के आयामों है और एक वैक्यूम पम्पिंग सुइट है जिसमें छह उच्च क्षमता वाले पंपों के साथ मिलकर काम करने वाले (ड्राई वैक्यूम पम्प, turbomolecular और क्रायो वैक्यूम पम्प) शामिल हैं । यह 10 से कम एक आधार दबाव को प्राप्त करने में सक्षम है-5 Pa जब पूरे पम्पिंग सिस्टम (सभी पंपों का उपयोग कर रहे हैं) में काम कर रहा है । दबाव और फेंकने योग्य प्रवाह एकीकृत जन प्रवाह readout बक्से और दबाव गेज के माध्यम से वास्तविक समय में निगरानी कर रहे हैं । PSEC मुख्य रूप से बल के धीरज परीक्षण में कार्यरत है । जबरदस् त समय की विस्तारित अवधि के लिए निकाल रहे है निर्वहन चैनलों पर प्लाज्मा नुकसान के प्रभाव का मूल्यांकन और उसके जीवनकाल पर । इसके अतिरिक्त, चित्रा 2, इस सुविधा में एक जटिल गैस प्रवाह नियंत्रक नेटवर्क में दिखाया के रूप में अंय टाक नोदक के त्वरित कनेक्शन कैथोड और एनॉड के लिए उपंयास नोदक और प्रभाव के साथ जोर से संगतता परीक्षण के लिए सक्षम बनाता है बाद में जोर का प्रदर्शन । यह अनुसंधान “पर हवा श्वास” इलेक्ट्रिक आपरेशन के दौरान उपंयास नोदक का उपयोग जोर से काम कर रहे समूहों के लिए ब्याज की वृद्धि हुई है ।
एकीकृत नैदानिक सुविधाएं (मल्टी मोडल निदान)
विभिंन एकीकृत नैदानिक सुविधाएं, स्वचालित एकीकृत रोबोटिक प्रणालियों (अकड़-µS) से सुसज्जित,23, PSEC और PSAC में दो प्रणालियों के लिए विकसित किया गया है जो विभिन्न तराजू और प्रयोजनों में निदान के लिए पूरा करते हैं ।
PSEC में एकीकृत निदान
PSEC में नैदानिक उपकरण अनिवार्य रूप से विस्तारित संचालन के माध्यम से वास्तविक समय की निगरानी पर टिका है । गुणवत्ता प्रबंधन प्रणाली contaminant प्रजातियों कि एक छुट्टी के दौरान सामग्री के sputtering से उत्पंन करने के लिए सुविधा में अवशिष्ट गैस पर नज़र रखता है । ये ट्रेस मात्रा समय के साथ निर्वहन चैनल और जोर के इलेक्ट्रोड के कटाव दरों का मूल्यांकन करने के लिए है जोर से जीवन का अनुमान करने के लिए मात्रात्मक निगरानी कर रहे हैं । ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटर (OES) इस प्रक्रिया के पूरक इलेक्ट्रॉनिक्स से तांबा जैसे कटाव के कारण contaminant प्रजाति के इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के लिए इसी वर्णक्रमीय लाइनों की निगरानी द्वारा । OES भी गैर इनवेसिव प्लाज्मा निदान और बेर प्रोफ़ाइल के सक्रिय निगरानी जो गुणात्मक रूप से जोर के प्रदर्शन का मूल्यांकन करता है सक्षम बनाता है । अंत में, एक रोबोट फैराडे जांच जो दूर से नियंत्रित किया जा सकता है, या पूरी तरह से स्वायत्त मोड के लिए सेट, बेर प्रोफ़ाइल के त्वरित झाडू प्राप्त करने के लिए parametrically के माध्यम से बीम के collimation अनुकूलित निर्वहन शर्तों (चित्रा 3) के माध्यम से किया जाता है ।
PSAC में एकीकृत निदान
PSAC में भौतिक अंतरिक्ष की विलासिता अपने मॉड्यूलर डिजाइन के कारण विभिन्न स्थानों पर कई जोर प्रणालियों की स्थापना में सक्षम बनाता है, प्लग के लिए अनुमति देता है और एक साथ विभिन्न निदान के लिए खेल की तरह खेलते हैं । चित्रा 4 विभिन्न विन्यास में PSAC के आंतरिक पार अनुभाग से पता चलता है, पूरी तरह से निलंबित quadfilar जोर माप मंच के साथ अपनी सबसे उल्लेखनीय और स्थायी स्थिरता जा रहा है. बुर्ज सिस्टम, autonomously नियंत्रित या wirelessly microcontrollers और ब्लूटूथ मॉड्यूल का उपयोग कर एंड्रॉयड क्षुधा के माध्यम से, तो विभिन्न जांच की स्थापना के माध्यम से बेर की विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए जोर से सामना करना पड़ मॉड्यूलर तरीके से रखा जा सकता है जैसे फैराडे, Langmuir और मंदबुद्धि संभावित विश्लेषक (RPA) । इसके अलावा चित्रा 4 में दिखाया गया है PSAC की क्षमता को विन्यास विभिन्न प्लाज्मा मापदंडों के तेजी से एक साथ निदान के लिए जोर से सिस्टम के बढ़ते के लिए अनुमति देने के लिए है । चुनौतियों खड़ी एक एकल कॉलम में घुड़सवार और तेजी से परीक्षण किया जा सकता है, एक के बाद अलग जोर प्रणालियों के बीच बातचीत से बचने के लिए । यह सत्यापित किया गया है कि एक ही उदाहरण में अप करने के लिए 3 अलग मॉड्यूल के कुशल मूल्यांकन संभव है, इस प्रकार काफी निकासी के दौरान स्र्कना को कम करने और प्रक्रियाओं को मिटाना आवश्यक है अंयथा जब सिस्टम व्यक्तिगत परीक्षण । दूसरी ओर, इस प्रणाली को एक गुच्छा में काम करना चाहिए कि जोर असेंबलियों, एक ही उपग्रह पर परीक्षण के लिए एक मूल्यवान अवसर है । चुनौतियों खड़ी एक एकल कॉलम में घुड़सवार और तेजी से परीक्षण किया जा सकता है, एक के बाद अलग जोर प्रणालियों के बीच बातचीत से बचने के लिए । यह एक एकल उदाहरण में अप करने के लिए 3 अलग मॉड्यूल के मूल्यांकन में प्रभावी होने के लिए परीक्षण किया गया है, काफी निकासी के दौरान स्र्कना को कम करने और प्रक्रियाओं को मिटाने की आवश्यकता है अंयथा जब प्रणाली व्यक्तिगत परीक्षण ।
यह micropropulsion प्रणालियों में जोर इतना सही है कि दक्षता, ηeff और विशिष्ट आवेग मैंसपाके रूप में निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है, सही हैं, इस प्रकार, की निर्भरता का एक विश्वसनीय प्रतिनिधित्व दे ऐसे फेंकने योग्य प्रवाह के रूप में विभिंन इनपुट मानकों पर जोर प्रदर्शन, और सत्ता के रूप में समीकरण 1 और 2 में दिखाया गया है के विभिंन टर्मिनलों के लिए आपूर्ति की । स्पष्ट रूप से, micropropulsion प्रणालियों के प्रदर्शन मूल्यांकन आम तौर पर विभिंन ऑपरेटिंग मापदंडों पर प्रणाली से उत्पंन जोर की माप के आसपास घूमती है । इसलिए, प्रदर्शन मूल्यांकन प्रणालियों निदान और उनकी विश्वसनीयता और सटीकता सुनिश्चित करने के लिए परीक्षण में उपयोग के लिए अंतरिक्ष वातावरण में स्थापित किया जा रहा से पहले मानकों का एक सेट के अनुसार तुले होने की जरूरत19.
ठेठ सिस्टम जोर माप इकाइयों परीक्षण वातावरण३८में स्थापित कर रहे हैं इससे पहले बाहरी रूप से अंशांकन बल कार्यरत हैं. हालांकि, ऐसी प्रणालियों अंशांकन मानकों के भौतिक गुणों को प्रभावित करने वाले अंतरिक्ष वातावरण के लिए खाता नहीं है, और के गतिशील पाठ्यक्रम पर नपे मानकों के क्षरण पर विद्युत, निर्वात और थर्मल प्रभावों के लिए के प्रदर्शन के मूल्यांकन के लिए जोर । स्वचालित वायरलेस अंशांकन आकृति 5में दिखाया गया है, दूसरी ओर, के लिए अनुमति देता है सीटू में प्रणाली के अंशांकन अनुकरणीय वातावरण से पहले जोर से कार्यरत है । माप चरण पर परीक्षण वातावरण के गतिशील प्रभाव के लिए यह खातों, और तेजी से फिर से प्रणाली के अंशांकन के लिए अनुमति देता है से पहले जोर से फायरिंग करने के लिए । प्रणाली भी एक सममित मॉड्यूलर नल जोर सत्यापन इकाई है जो स्वतंत्र रूप से जोर की पुष्टि की सुविधा है । यह संचालित है, जबकि जोर दिया निर्वहन शर्तों से प्राप्त की चुनौतियों का सीटू विश्लेषण में के लिए कार्यरत है । पूरी प्रक्रिया MATLAB apps के माध्यम से किया जाता है, उपयोगकर्ताओं हार्डवेयर और लैबोरेटरी सिस्टम के डिजाइन के अनुकूलन पर ध्यान केंद्रित करने की अनुमति है, और इस तरह की प्रणालियों के परीक्षण में तेजी लाने । इस विधि का विवरण निम्न उपखण्ड में सविस्तार होगा ।
Protocol
Representative Results
Discussion
ठेठ हॉल प्रकार४४ के बल अपेक्षाकृत सरल, सस्ते और अत्यधिक कुशल उपकरणों है कि किमी के कई दसियों के वेग के लिए एक आयन प्रवाह में तेजी लाने के सकता है/एस, उपग्रहों और अंतरिक्ष यान को तेज करने के लिए आव…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम भाग में ओस्टिन-एसआरपी/EDB, नेशनल रिसर्च फाउंडेशन (सिंगापुर), अकादमिक अनुसंधान निधि AcRF टीयर 1 आरपी 6/16 (सिंगापुर), और जॉर्ज वाशिंगटन नैनो के लिए संस्थान (यूएसए) द्वारा समर्थित किया गया था । आई. एल. रसायन विज्ञान, भौतिकी और यांत्रिक इंजीनियरिंग, विज्ञान और इंजीनियरिंग संकाय, क्वींसलैंड प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के स्कूल से समर्थन स्वीकार करता है ।
Materials
| Arduino Microcontroller | Arduino | Arduino Uno Rev 3 | |
| Bluetooth communication device | SG Botic | WIR-02471 | |
| Cryogenic Pump | ULVAC | CRYO-U12HLE | |
| Digital Oscilloscope | Yokogawa | DLM 2054 | |
| Dry Pump | Agilent | Triscroll-600 | |
| High resolution laser displacement sensor | Micro-Epsilon | optoNCDT ILD-1420-50 | |
| Mass Flow Controller | MKS | MKS M100B | |
| Optical Emission Spectrometer | Avantes | AvaSpec-ULS2048XL-EVO | |
| Servo Motor | Tower Pro | Servo Motor SG90 | |
| Stepper Motor | Oriental Motor | PKP213D05A | |
| Turbomolecular Pump | Pfeiffer | ATH-500M |
Referências
- Levchenko, I., Keidar, M., Cantrell, J., Wu, Y. L., Kuninaka, H., Bazaka, K., Xu, S. Explore space using swarms of tiny satellites. Nature. 562, 185-187 (2018).
- Kishi, N. Management analysis for the space industry. Space Policy. 39-40, 1-6 (2017).
- Chen, Y. China’s space policy-a historical review. Space Policy. 37, 171-178 (2016).
- Levchenko, I., Bazaka, K., Mazouffre, S., Xu, S. Prospects and physical mechanisms for photonic space propulsion. Nature Photonics. 12, 649-657 (2018).
- Mazouffre, S. Electric propulsion for satellites and spacecraft: established technologies and novel approaches. Plasma Sources Sciency and Technology. 25, 033002 (2016).
- Rafalskyi, D., Aanesland, A. Brief review on plasma propulsion with neutralizer-free systems. Plasma Sources Sciency and Technology. 25, 043001 (2016).
- Levchenko, I., Bazaka, K., Ding, Y., Raitses, Y., Mazouffre, S., Henning, T., Klar, P. J., et al. Space micropropulsion systems for Cubesats and small satellites: from proximate targets to furthermost frontiers. Applied Physics Reviews. 5, 011104 (2018).
- Garrigues, L., Coche, P. Electric propulsion: comparisons between different concepts. Plasma Physics and Controlled Fusion. 53, 124011 (2011).
- Levchenko, I., Xu, S., Mazouffre, S., Keidar, M., Bazaka, K. Mars Colonization: Beyond Getting There. Global Challenges. 2, 1800062 (2018).
- Grimaud, L., Mazouffre, S. Performance comparison between standard and magnetically shielded 200 Hall thrusters with BN-SiO2 and graphite channel walls. Vacuum. 155, 514-523 (2018).
- Choueiri, E. Y. A critical history of electric propulsion: the first 50 years (1906-1956). Journal of Propulsion and Power. 20, 193-203 (2004).
- Ozaki, T., Kasai, Y., Nakagawa, T., Itoh, T., Kajiwara, K., Ikeda, M. In-Orbit Operation of 20 mN Class Xenon Ion Engine for ETS-VIII. , IEPC-2007-084 (2007).
- Ding, Y., Li, H., Li, P., Jia, B., Wei, L., Su, H., Sun, H., Wang, L., Yu, D. Effect of relative position between cathode and magnetic separatrix on the discharge characteristic of hall thrusters. Vacuum. 154, 167-173 (2018).
- Ding, Y., Peng, W., Sun, H., Wei, L., Zeng, M., Wang, F., Yu, D. Performance characteristics of No-Wall-Losses Hall thruster. The European Physical Journal – Special Topics. 226, 2945-2953 (2017).
- Ahedo, E. Plasmas for space propulsion. Plasma Physics and Controlled Fusion. 53, 124037 (2011).
- Charles, C. Plasmas for spacecraft propulsion. Journal of Physics D: Applied Physics. 42, 163001 (2009).
- Ding, Y., Sun, H., Li, P., Wei, L., Su, H., Peng, W., Li, H., Yu, D. Application of hollow anode in Hall thruster with double-peak magnetic fields. Journal of Physics D: Applied Physics. 50, 335201 (2017).
- Conversano, R. W., Goebel, D. M., Mikellides, I. G., Hofer, R. R. Performance analysis of a low-power magnetically shielded Hall thruster: computational modeling. Journal of Propulsion and Power. 33, 992-1001 (2017).
- Chen, F. F. Langmuir probe analysis for high density plasmas. Physics of Plasmas. 8, 3029-3041 (2001).
- Neumann, A. Update on diagnostics for DLR’s electric propulsion test facility. Procceedins of Engineering. 185, 47-52 (2017).
- Snyder, J. S., Baldwin, J., Frieman, J. D., Walker, M. L., Hicks, N. S., Polzin, K. A., Singleton, J. T. Recommended practice for flow control and measurement in electric propulsion testing. Journnal of Propulsion and Power. 33, 556-565 (2017).
- Conversano, R. W., Goebel, D. M., Hofer, R. R., Mikellides, I. G., Wirz, R. E. Performance analysis of a low-power magnetically shielded hall thruster: Experiments. Journal of Propulsion and Power. 33, 975-983 (2017).
- Pottinger, S., Lappas, V., Charles, C., Boswell, R. Performance characterization of a helicon double layer thruster using direct thrust measurements. Journal of Physics D: Applied Physics. 44, 235201 (2011).
- Ding, Y., Peng, W., Sun, H., Wei, L., Zeng, M., Wang, F., Yu, D. Visual evidence of suppressing the ion and electron energy loss on the wall in Hall thrusters. Japanese Journal of Applied Physics. 56, 038001 (2017).
- Ding, Y., Peng, W., Wei, L., Sun, G., Li, H., Yu, D. Computer simulations of Hall thrusters without wall losses designed using two permanent magnetic rings. Journal of Physics D: Applied Physics. 49, 465001 (2016).
- Rovey, J. L., Gallimore, A. D. Dormant cathode erosion in a multiple-cathode gridded ion thruster. Journal of Propulsion and Power. 24, 1361-1368 (2008).
- Linnell, J. A., Gallimore, A. D. Efficiency analysis of a hall thruster operating with krypton and xenon. Journnal of Propulsion and Power. 22, 1402-1412 (2006).
- Funaki, I., Iihara, S., Cho, S., Kubota, K., Watanabe, H., Fuchigami, K., Tashiro, Y. Laboratory Testing of Hall Thrusters for All-electric Propulsion Satellite and Deep Space Explorers. , (2016).
- Ding, Y., Sun, H., Li, P., Wei, L., Xu, Y., Peng, W., Su, H., Yu, D. Influence of hollow anode position on the performance of a Hall-effect thruster with double-peak magnetic field. Vacuum. 143, 251-261 (2017).
- Ding, Y., Peng, W., Sun, H., Xu, Y., Wei, L., Li, H., Zeng, M., Wang, F., Yu, D. Effect of oblique channel on discharge characteristics of 200-W Hall thruster. Physics of Plasmas. 24, 023507 (2017).
- Lim, J. W. M., Huang, S. Y., Xu, L., Yee, J. S., Sim, R. Z., Zhang, Z. L., Levchenko, I., Xu, S. Automated Integrated robotic systems for diagnostics and test of electric and μ-propulsion thrusters. IEEE Transaction of Plasma Sciency. 46, 345-353 (2018).
- Underwood, C., Sergio, P., Lappas, V. J., Bridges, C. P., Baker, J. Using CubeSat/micro-satellite technology to demonstrate the autonomous assembly of a reconfigurable space telescope (AAReST). Acta Atronaut. 114, 112-122 (2015).
- Kamahawi, H., Huang, W., Haag, T. Investigation of the effects of facility background pressure on the performance and voltage-current characteristics of the high voltage hall accelerator. AIAA. , (2014).
- Lim, J. W. M., Huang, S. Y., Sun, Y. F., Xu, L., Sim, R. Z. W., Yee, J. S., Zhang, Z. L., Levchenko, I., Xu, S. Precise calibration of propellant flow for practical applications and testing in Hall thruster setups. IEEE Transaction on Plasma Science. 46, 338-344 (2018).
- Boeuf, J. P. Tutorial: Physics and modeling of Hall thrusters. Journal of Applied Physics. 121, 011101 (2017).
- Ikeda, T., Togawa, K., Tahara, H., Watanabe, Y. Performance characteristics of very low power cylindrical Hall thrusters for the nanosatellite ‘PROITERES-3. Vacuum. 88, 63-69 (2013).
- Jackson, S. W., Marshall, R. Conceptual design of an air-breathing electric thruster for CubeSat applications. J. Spacecraft Rockets. , (2018).
- Rohaizat, M. W. A. B., Lim, M., Xu, L., Huang, S., Levchenko, I., Xu, S. Development and calibration of a variable range stand for testing space micropropulsion thrusters. IEEE Transaction on Plasma Science. 46, 289-295 (2018).
- Raitses, Y., Fisch, N. J. Parametric investigations of a nonconventional Hall thruster. Physics of Plasmas. 5, 2579 (2001).
- Vaudolon, J., Mazouffre, S., Henaux, C., Harribey, D., Rossi, A. Optimization of a wall-less Hall thruster. Applied Physics Letters. 107, 174103 (2015).
- Mazouffre, S., Grimaud, L. Characteristics and Performances of a 100-W Hall Thruster for Microspacecraft. IEEE Transactions on Plasma Science. 46, 330-337 (2018).
- Levchenko, I., et al. Recent progress and perspectives of space electric propulsion systems based on smart nanomaterials. Nature Communications. 9, 879 (2018).
- Goebel, D. M., Katz, I. . Fundamentals of electric propulsion. , (2008).
- Choueiri, E. Y. Fundamental difference between the two Hall thruster variants. Physics of Plasmas. 8, 5025 (2001).
- Ding, Y., Sun, H., Peng, W., Xu, Y., Wei, L., Li, H., Li, P., Su, H., Yu, D. Experimental test of 200 W Hall thruster with titanium wall. Journal of Physics D: Applied Physics. 56, 050312 (2017).
- Lemmer, K. Propulsion for CubeSats. Acta Astronautics. 134, 231-243 (2017).
- Ding, Y., et al. A 200-W permanent magnet Hall thruster discharge with graphite channel wall. Physics Letters A. 382 (42), 3079-3082 (2018).
- Levchenko, I., Bazaka, K., Belmonte, T., Keidar, M., Xu, S. Advanced Materials for Next Generation Spacecraft. Advanced Materials. 30, 1802201 (2018).
- Jacob, M. V., Rawat, R. S., Ouyang, B., Bazaka, K., Kumar, D. S., Taguchi, D., Iwamoto, M., Neupane, R., Varghese, O. K. Catalyst-Free Plasma Enhanced Growth of Graphene from Sustainable Sources. Nano Letters. 15, 5702-5708 (2015).
- Baranov, O., Bazaka, K., Kersten, H., Keidar, M., Cvelbar, U., Xu, S., Levchenko, I. Plasma under control: Advanced solutions and perspectives for plasma flux management in material treatment and nanosynthesis. Applied Physics Reviews. 4, 041302 (2017).
- Levchenko, I., Bazaka, K., Baranov, O., Sankaran, M., Nomine, A., Belmonte, T., Xu, S. Lightning under water: Diverse reactive environments and evidence of synergistic effects for material treatment and activation. Applied Physics Reviews. 5, 021103 (2018).
- Bazaka, K., Jacob, M. V., Ostrikov, K. Sustainable Life Cycles of Natural-Precursor-Derived Nanocarbons. Chemical Reviews. 116, 163-214 (2016).
- Levchenko, I., Ostrikov, K. K., Zheng, J., Li, X., Keidar, M., Teo, K. B. K. Scalable graphene production: perspectives and challenges of plasma applications. Nanoscale. 8, 10511 (2016).
- Levchenko, I., Bazaka, K., Keidar, M., Xu, S., Fang, J. Hierarchical Multi-Component Inorganic Metamaterials: Intrinsically Driven Self-Assembly at Nanoscale. Advanced Materials. 30, 1702226 (2018).
- Baranov, O., Levchenko, I., Bell, J. M., Lim, J. W. M., Huang, S., Xu, L., Wang, B., Aussems, D. U. B., Xu, S., Bazaka, K. From nanometre to millimetre: a range of capabilities for plasma-enabled surface functionalization and nanostructuring. Materials Horizons. 5, 765-798 (2018).
- Koizumi, H., Kuninaka, H. Miniature Microwave Discharge Ion Thruster Driven by 1 Watt Microwave Power. Journal of Propulsion and Power. 26, 601-604 (2010).
- Ding, Y., Su, H., Li, P., Wei, L., Li, H., Peng, W., Xu, Y., Sun, H., Yu, D. Study of the Catastrophic Discharge Phenomenon in a Hall Thruster. Physics Letters A. 381, 3482-3486 (2017).
- Baranov, O., Xu, S., Ostrikov, K., Wang, B. B., Bazaka, K., Levchenko, I. Towards universal plasma-enabled platform for the advanced nanofabrication: plasma physics level approach. Reviews of Modern Plasma Physics. 2, 4 (2018).
- Taccogna, F. Monte Carlo Collision method for low temperature plasma simulation. Journal of Plasma Physics. 81, 305810102 (2014).
- Furukawa, T., Takizawa, K., Kuwahara, D., Shinohara, S. Electrodeless plasma acceleration system using rotating magnetic field method featured. AIP Advances. 7, 115204 (2017).
- Levchenko, I., Beilis, I. I., Keidar, M. Nanoscaled metamaterial as an advanced heat pump and cooling media. Advanced Materials Technologies. 1, 1600008 (2016).
- Zidar, D. G., Rovey, J. L. Hall-Effect Thruster Channel Surface Properties Investigation. Journal of Propulsion and Power. 28, 334-343 (2012).
- Pai, D. Z., Ostrikov, K. K., Kumar, S., Lacoste, D. A., Levchenko, I., Laux, C. O. Energy efficiency in nanoscale synthesis using nanosecond plasmas. Scientific Reports. 3, 1221 (2013).
- Rider, A. E., Levchenko, I., Ostrikov, K. Surface fluxes of Si and C adatoms at initial growth stages of SiC quantum dots. Journal of Applied Physics. 101, 044306 (2007).
- Bazaka, K., Baranov, O., Cvelbar, U., Podgornik, B., Wang, Y., Huang, S., Xu, L., Lim, J. W. M., Levchenko, I., Xu, S. Oxygen plasmas: a sharp chisel and handy trowel for nanofabrication. Nanoscale. 10, 17494-17511 (2018).
- Levchenko, I., Ostrikov, K., Murphy, A. B. Plasma-deposited Ge nanoisland films on Si: is Stranski–Krastanow fragmentation unavoidable?. Journal of Physics D: Applied Physics. 41, 092001 (2008).
- Hundt, M., Sadler, P., Levchenko, I., Wolter, M., Kersten, H., Ostrikov, K. Real-time monitoring of nucleation-growth cycle of carbon nanoparticles in acetylene plasmas. Journal of Applied Physics. 109, 123305 (2011).
- Levchenko, I., Cvelbar, U., Ostrikov, K. Kinetics of the initial stage of silicon surface oxidation: Deal–Grove or surface nucleation?. Applied Physics Letters. 95, 021502 (2009).
- Han, Z. J., Rider, A. E., Ishaq, M., Kumar, S., Kondyurin, A. Carbon nanostructures for hard tissue engineering. RSC Advances. 3, 11058-11072 (2013).
- Levchenko, I., Ostrikov, K. Carbon saturation of arrays of Ni catalyst nanoparticles of different size and pattern uniformity on a silicon substrate. Nanotechnology. 19, 335703 (2008).
- Baranov, O., Levchenko, I., Xu, S., Lim, J. W. M., Cvelbar, U., Bazaka, K. Formation of vertically oriented graphenes: what are the key drivers of growth?. 2D Materials. 5, 044002 (2019).
- Singh, L. A., Sanborn, G. P., Turano, S. P., Walker, M. L. R., Ready, W. J. Operation of a carbon nanotube field emitter array in a Hall effect thruster plume environment. IEEE Transactions on Plasma Science. 43, 95 (2015).
- Levchenko, I., Ostrikov, K. Plasma/ion-controlled metal catalyst saturation: Enabling simultaneous growth of carbon nanotube/nanocone arrays. Applied Physics Letters. 92, 063108 (2008).
- Milne, W. I., Teo, K. B. K., Amaratunga, G. A. J., Legagneux, P., Gangloff, L., Schnell, J. P., Semet, V., Binh, V. T., Groening, O. Carbon nanotubes as field emission sources. Journal of Materials Chemistry. 14, 933 (2004).
- Lee, C., Wei, X., Kysar, J. W., Hone, J. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene. Science. 320, 385 (2008).
- Fang, J. Plasma-enabled growth of single-crystalline SiC/AlSiC core–shell nanowires on porous alumina templates. Crystals Growth and Design. 12, 2917-2922 (2012).
- Fang, J., Levchenko, I., van der Laan, T., Kumar, S., Ostrikov, K. Multipurpose nanoporous alumina–carbon nanowall bi-dimensional nano-hybrid platform via catalyzed and catalyst-free plasma CVD. Carbon. 78, 627-632 (2014).
- Han, Z. J., Yick, S., Levchenko, I., Tam, E., Yajadda, M. M. A., Kumar, S., Martin, P. J., Furman, S., Ostrikov, K. Controlled synthesis of a large fraction of metallic single-walled carbon nanotube and semiconducting carbon nanowire networks. Nanoscale. 3, 3214-3220 (2011).
- Kumar, S., Levchenko, I., Ostrikov, K. K., McLaughlin, J. A. Plasma-enabled, catalyst-free growth of carbon nanotubes on mechanically-written Si features with arbitrary shape. Carbon. 50, 325-329 (2012).
- Levchenko, I., Ostrikov, K., Keidar, M., Xu, S. Deterministic nanoassembly: Neutral or plasma route?. Applied Physics Letters. 89, 033109 (2006).
