Wie funktioniert die Ionen-Motor und wo es angewendet wird
Source:Dies kann der Motor beschleunigen, bis zu sehr hohen Geschwindigkeiten.
Die Wissenschaftler bereits herausgefunden haben oder bereiten sich mit vielen neuen Arten von Motoren für Raumfahrzeuge. Die wildesten Vermutungen sprechen sogar von über Warp-Antrieb, das übertakten sollte das Schiff Geschwindigkeiten bis mehrmals die Geschwindigkeit des Lichts durch die Krümmung der Raumzeit in einem Gravitationsfeld. Solange es nur eine Fantasie, die bald könnte die Perspektive. Aber die Ionen-Motoren bereits vorhanden sind und auch angewendet werden. Sie bereits in dieser Phase entwickeln können Geschwindigkeiten um ein Vielfaches höher als jene, dass bieten traditionelle Raketentriebwerke. Die Wahrheit, Sie können nicht senden Sie eine Rakete in den Weltraum. Dies sind die Widersprüche. Aber wie man dann arbeitet der Ionen-Motor und warum in dieser Phase das ist wirklich eine Technologie der Zukunft?
Wie funktioniert der Ionen-Motor
Das Funktionsprinzip Ionen-Motor einfach und Komplex zugleich. Es besteht in der Ionisation des Gases, die das elektrostatische Feld beschleunigt weitere reaktive Traktion und Beschleunigung des Raumschiffs nach dem Dritten Gesetz von Newton.
Tanken oder Arbeitsmedium eines solchen Motors ist ein ionisiertes Edelgas (Helium, Argon, Neon, Xenon, Krypton, оганесон, Radon). Doch nicht alle Edelgase lohnt sich der Einsatz als Brennstoff, so dass in der Regel die Auswahl von Wissenschaftlern und Forschern fällt auf Xenon. Auch als die Möglichkeit der Verwendung als Arbeitsflüssigkeit Ionen-Motor
Während des Betriebs des Motors in der Kammer bildet sich eine Mischung aus negativen Elektronen und positiven Ionen. Da die Elektronen sind ein Nebenprodukt, muss man Sie filtern möchten. Dazu wird eine Kanüle in die Kammer mit катодными Gittern um Sie zog sich die Elektronen.
Positive Ionen, im Gegenteil, anziehen System zu extrahieren. Danach zerstreuen Sie sich zwischen den Gittern, die Differenz der elektrostatischen Potentiale von etwa 1 200 Volt, und emittiert werden als Jet in den Raum.
Schematische Darstellung der Ionen-Arbeit des Motors.
Die Elektronen, die sich in kathodische Falle, entfernt werden müssen von Bord des Schiffes, damit er behielt eine Neutrale Ladung, und die ausgeworfenen Ionen nicht zurück ziehen, wodurch die Effizienz der Installation. Die Freisetzung der Elektronen erfolgt über eine separate Düse in einem kleinen Winkel zum Jet-Ionen. So, was passiert in Ihrem Zusammenwirken nach verlassen des Motors, ist nicht so wichtig, weil Sie nicht behindern die Bewegung des Schiffes.
Vorteile der Ionen-Motor für Raumschiff
Die Ionen am Ausgang des Motors beschleunigt werden . In seinem Maximum Sie können bis zu 210 km/s. Dabei, Chemische Raketentriebwerke nicht in der Lage zu erreichen und 10 km/s, wobei im Bereich von 3-5 km/S.
Alle reden über den Warp-Antrieb, aber lassen Sie uns zunächst mit Ionen verstehen.
Die Möglichkeit der Erreichung einer großen spezifischen Impuls lässt sich sehr stark reduzieren den Verbrauch der reaktiven Masse des ionisierten Gases im Vergleich mit dem gleichen Zeitraum für die traditionelle Chemische Brennstoff. Und noch, Ionen-Motor kann kontinuierlich arbeiten mehr als drei Jahre. Die Energie, die zur Ionisierung der Kraftstoff stammt von Solarzellen — im Kosmos ist das kein Problem.
Wenn Sie sich beeilen mit der Beschleunigung gibt es keinen Ort, Ionen-Motor wäre eine gute Wahl.
Nachteile der Ionen-Triebwerke
Die Möglichkeit, Ionen kontinuierlichem Betrieb des Motors ist sehr wichtig, da er nicht in der Lage zu entwickeln, die eine hohe Traktion und sofort übertakten Schiff bis zu hohen Geschwindigkeiten. In aktuellen Implementierungen Stange Ionen-Triebwerke mit Mühe erreicht 100 миллиньютонов.
Wegen dieser strukturellen Merkmale, mindestens solange, dieser Motor nicht die Möglichkeit, starten von einem anderen Planeten, auch wenn Sie sehr kleine Schwerkraft.
Es stellt sich heraus, dass die Verwendung solcher Motoren für Fernreisen noch nicht möglich ohne die traditionellen Traktion Pflanzen auf Chemische Brennstoff. Aber Ihre gemeinsame Nutzung ermöglichen viel mehr Flexibilität, Beschleunigung nutzen. Zum Beispiel durch einen herkömmlichen Motor übertakten das Gerät zum mehr oder weniger hoher Geschwindigkeit, beschleunigen und dann noch mehr wegen der Ionen-Motor.
die Eroberung des Weltraums, ohne die neuen Technologien nicht möglich.
In der Tat, kleine Stange im Moment der größte Nachteil dieser Motoren, aber Wissenschaftler arbeiten in dieser Richtung und in der Perspektive werden seine Leistung, da einige Fortschritte gelungen, schon jetzt.
NASA:
Ein weiteres, wenn auch nicht so bedeutend, . Insgesamt Ionen-Motoren sind sehr zuverlässig, aber man muss verstehen, dass Ihre Aufgabe besteht darin zu tragen, in dem das Gerät sehr weit und sehr schnell. Das heißt es funktionieren sollte lange, um nicht zu gefährden die gesamte Mission. Also, bis jetzt sind die arbeiten an der Erhöhung der Leistung, die Entwickler versuchen nicht zu vergessen und über die Zuverlässigkeit.
Wo verwendet Ionen-Motoren
Ihnen könnte deutlich werden, dass die Ionen-Triebwerke gibt es nur auf dem Papier und im Labor, aber es ist nicht so. Sie wurden bereits mindestens sieben abgeschlossenen Missionen und werden mindestens vier bestehenden.
Darunter solche Motoren werden im Rahmen der Mission , gestartet am 20. Oktober 2018. In diesemмеркурианской Mission werden die 4 Ionen-Motor mit einer Gesamtkapazität von 290 миллиньютонов. Darüber hinaus, und das Gerät ist mit einem chemischen Motor. Beide sind in Kombination mit Gravitations Manöver müssen sicherstellen, verlassen Sie das Schiff in die Umlaufbahn des Merkur als künstlichen Satelliten.
Raumsonde BepiColombo.
Die Verwendung dieser Motoren ist nicht zimperlich und danach hat ilon Musk in seinem Programm Starlink, durch diesen Motoren das Schiff zu machen die kleine Manöver und Weltraummüll Ausweichen.
Es ist geplant, die Lieferung auf der ISS Ionen-Schlepp-Installation, die es ermöglicht das Steuern der Position der Station im automatischen Modus. Ihre Leistung nahm auf der Grundlage der verfügbaren elektrischen Leistung der Station. Für mehr Sicherheit ist geplant, ebenso die Zustellung der Batterie, die sicherstellen, 15 Minuten Akkulaufzeit des Motors.
Astronomen haben eine neue Art
Aber das ungewöhnlichste Projekt war "Prometheus". Das Schiff im Rahmen dieses Projekts geplant, zu senden Jupiter von einer Geschwindigkeit von 90 km/c. Ionen-Motor-Fahrzeug muss den Ball arbeiten , aber wegen der technischen Schwierigkeiten im Jahr 2005 das Projekt geschlossen.
Wenn erfunden Ionen-Motor
Bei aller Perspektivität Ionen-Motor, das erste mal sein Konzept schlug im Jahre 1917 von Robert Goddard. Erst nach fast 40 Jahren ernst Штулингер begleitete das Konzept der notwendigen Berechnungen.
Robert Goddard.
Im Jahr 1957 war ein Artikel von Alexej Morosow unter dem Titel "Über die Beschleunigung Magnetfeld", in dem er beschrieb alles so detailliert wie möglich. Dies gab den Anstoß zur Entwicklung der Technologie und im Jahr 1964 im sowjetischen Apparat "Sonde-2" Stand ein solcher Motor für Manöver in der Umlaufbahn.
das Erste Gerät im Raum mit Ionen-Motor.
In der Tat, Ionen-Motor ist der erste elektrische kosmischen Motor, aber es war es notwendig, zu verfeinern und zu verbessern. Diese und beschäftigt seit vielen Jahren, und im Jahr 1970 bestanden den Test, entwickelt, um die Leistungsfähigkeit zu demonstrieren Langzeitbetrieb Quecksilber elektrostatischen Ionen-Triebwerke im Weltraum. Gezeigt wird dann die geringe Effizienz und niedrige lange Stange abgeschlagen Wunsch der amerikanischen Raumfahrtindustrie nutzen solche Motoren.
In der UdSSR die Entwicklung fortgesetzt und nach dieser Zeit. Und die Europäische und die amerikanische kosmische Agentur zurück zu dieser Idee. Die Forschung geht jetzt, und Proben von Motoren, wenn auch möglicherweise nicht die wichtigste Zugkraft-Steuerelement, aber dafür gehen die "überprüfung Kampf". Die gesammelten Informationen ermöglicht es, die Leistung zu erhöhen Ionen-Motor. Nach verschiedenen Informationen, so gelang es den stärksten Schub erhöhen ähnlichen Motor von mehr als 5 N. Wenn ja, dann ist alles wirklich nicht umsonst.
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