Кредит зображення: ESA
Місія Європейського космічного агентства SMART-1 використовуватиме революційний іонний двигун, щоб допомогти йому знайти докази того, що Місяць утворився після жорстокого зіткнення меншої планети із Землею. Іонний двигун працює, прискорюючи іонізовані частинки газу в постійному потоці протягом місяців або навіть років. Хоча тяга дуже низька, вона дуже ефективна і вимагає частки палива, яку використовують традиційні ракети.
Шанувальники науково-фантастичних фільмів знають, що якщо ви хочете подорожувати на невеликих відстанях від рідної планети, ви використовуєте підсвітку «іонний привід». Однак чи такий іонний привід наукової фантастики чи науковий факт?
Відповідь лежить десь посередині. Іонні двигуни датуються щонайменше 1959 р. Два іонні двигуни навіть були протестовані в 1964 році на американському супутнику SERT 1 - один був успішним, інший - ні.
Принцип - це просто звичайна фізика - ви берете газ і іонізуєте його, це означає, що ви даєте йому електричний заряд. Це створює позитивно заряджені іони газу разом з електронами. Іонізований газ проходить через електричне поле або екран на задній частині двигуна, а іони залишають двигун, створюючи тягу в зворотному напрямку.
Дуже економічний
Працюючи в близькому вакуумі космосу, іонні двигуни вистрілюють паливний газ набагато швидше, ніж струмінь хімічної ракети. Тому вони доставляють приблизно в десять разів більше тяги на кілограм використовуваного палива, що робить їх дуже «економічними паливом».
Хоча вони ефективні, іонні двигуни є пристроями дуже низької тяги. Кількість поштовху, який ви отримуєте за кількість використовуваного палива, дуже хороша, але вони не сильно натискають. Наприклад, космонавти ніколи не могли використовувати їх для зльоту з поверхні планети. Однак, потрапивши в космос, вони могли б використовувати їх для маневрування навколо, якщо вони не поспішають швидко розганятися. Чому? Іонні приводи можуть досягати високих швидкостей у просторі, але їм потрібно дуже довгу відстань, щоб з часом досягти таких швидкостей.
Некваплива перевага
Іонні двигуни неквапливо працюють свою магію. Електричні гармати прискорюють іони. Якщо потужність для цього прискорення надходить від сонячних батарей космічного корабля, вчені називають це «сонячно-електричним приводом». Сонячні батареї такого розміру, як правило, використовуються на поточних космічних апаратах, можуть забезпечити енергією лише кілька кіловат.
Отже, іонний двигун з сонячним двигуном не міг би конкурувати з великою тягою хімічної ракети. Однак типова хімічна ракета горить лише кілька хвилин, тоді як іонний двигун може м'яко натискати місяцями або навіть роками - доки Сонце світить і подача палива триватиме.
Ще одна перевага м'якої тяги полягає в тому, що вона дозволяє дуже точно керувати космічними кораблями, дуже корисно для наукових місій, які вимагають високоточної цільової точки.
Забезпечення місця ESA в просторі
Інженери випробували іонний двигун як основну систему руху вперше, використовуючи місію NASA Deep Space 1 між 1998 і 2001 роками. Місія ESART SMART-1, яка повинна бути запущена в кінці серпня 2003 року, вирушить на Місяць і продемонструє більш тонкі операції вид, необхідний для майбутніх місій на далекі відстані. Вони поєднають сонячно-електричне приведення в рух з маневрами, вперше використовуючи гравітацію планет і лун.
SMART-1 забезпечить незалежність Європи у використанні іонного двигуна. Очікується, що інші космічні наукові місії використовуватимуть іонні двигуни для складних маневрів, близьких до орбіти Землі. Наприклад, місія ESA LISA виявить гравітаційні хвилі, що надходять із далекого Всесвіту. У майбутніх місіях ESA на планети також будуть використовуватися іонні двигуни для відправки їх у дорогу.
Тепер факт науки
Сучасні реалії сонячно-електричного двигуна можуть не збігатися з магією фільмів науково-фантастичних фільмів з космічними кораблями, що літають навколо наших кіноекранів. Однак робота ESA над SMART-1 та майбутніми місіями гарантує, що іонні приводи тепер більше науковий факт, ніж наукова фантастика.
Оригінальне джерело: ESA News Release
