Кредит за изображение: ESA
Мисията SMART-1 на Европейската космическа агенция ще използва революционен йонен двигател, за да й помогне да търси доказателства, че Луната се е образувала след жесток сблъсък на по-малка планета със Земята. Йонен двигател работи, като ускорява йонизирани частици газ в постоянен поток в продължение на месеци или дори години. Въпреки че тягата е много ниска, тя е много ефективна и изисква малка част от горивото, което традиционните ракети използват.
Феновете на научнофантастичния филм знаят, че ако искате да изминете къси разстояния от вашата родна планета, ще използвате подсветка „йон задвижване“. Дали обаче подобно йонно задвижване е научна фантастика или научен факт?
Отговорът се крие някъде между тях. Йонните двигатели датират най-малко от 1959 г. Два йонни двигателя дори са тествани през 1964 г. на американския сателит SERT 1 - единият е успешен, а другият - не.
Принципът е просто конвенционалната физика - взимаш газ и го йонизираш, което означава, че му даваш електрически заряд. Това създава положително заредени йони на газ, заедно с електрони. Йонизираният газ преминава през електрическо поле или екран в задната част на двигателя, а йоните напускат двигателя, създавайки тяга в обратна посока.
Много икономичен
Работейки в близкия вакуум на космоса, йонните двигатели изстрелват горивния газ много по-бързо от струята на химическата ракета. Следователно те доставят около десет пъти повече тяга на килограм използвано гориво, което ги прави много „гориво-икономични“.
Въпреки че са ефективни, йонните двигатели са устройства с ниска тяга. Количеството тласък, което получавате за използваното количество гориво е много добро, но те не натискат много силно. Например, астронавтите никога не биха могли да ги използват за излитане на повърхността на планета. Въпреки това, веднъж в космоса, те биха могли да ги използват за маневриране наоколо, ако не бързат да ускоряват бързо. Защо? Йонните задвижвания могат да достигнат високи скорости в пространството, но им е необходимо много голямо разстояние, за да се изградят до такава скорост във времето.
Предимство за свободно време
Йонните двигатели действат магията си по лежерен начин. Електрическите пушки ускоряват йоните. Ако мощността за това ускорение идва от слънчевите панели на космическия кораб, учените го наричат „слънчево-електрическо задвижване“. Слънчевите панели с размер, който обикновено се използва на сегашните космически кораби, могат да доставят само няколко киловата мощност.
Следователно йонен двигател със слънчева енергия не би могъл да се конкурира с голямата тяга на химическа ракета. Типичната химическа ракета обаче изгаря само за няколко минути, докато йонният двигател може да продължи да натиска леко с месеци или дори години - докато Слънцето грее и доставката на гориво продължава.
Друго предимство на нежната тяга е, че позволява много точно управление на космически кораби, много полезно за научни мисии, които изискват високо прецизно насочване на целта.
Осигуряване на мястото на ESA в космоса
Инженерите тестваха йонния двигател като основна задвижваща система за първи път, използвайки мисията на НАСА Deep Space 1 между 1998 и 2001 г. Мисията на SMART-1 на ESA, която трябва да стартира в края на август 2003 г., ще отиде на Луната и ще демонстрира по-фини операции на видът, необходим в бъдещи мисии на далечни разстояния. Те ще комбинират слънчево-електрическо задвижване с маневри, използвайки гравитацията на планетите и луните за първи път.
SMART-1 ще гарантира независимостта на Европа в използването на йонно задвижване. Очаква се други космически научни мисии да използват йонни двигатели за сложни маневри близо до орбитата на Земята. Например, мисията на ESA LISA ще открие гравитационни вълни, идващи от далечната Вселена. Бъдещите мисии на ESA до планетите също ще използват йонни двигатели, за да ги изпращат на път.
Сега факт на науката
Днешните реалности на слънчево-електрическото задвижване може да не съвпадат с филмовата магия на научнофантастичните филми с космически кораби, които летят наоколо по нашите екрани в киното. Въпреки това работата на ESA върху SMART-1 и бъдещите мисии гарантира, че йонните задвижвания вече са повече научен факт, отколкото научна фантастика.
Оригинален източник: ESA News Release
