ионный двигатель

Подписчиков:

Постов:

космосионный двигателькосмический аппаратdartастероидДидим-BNASA

Космический аппарат DART столкнется с астероидом Дидим-B

В июле 2021 года состоится эпохальный эксперимент по коррекции курса настоящего астероида. Цель – объект под названием Дидим-B, меньший в системе из двух астероидов Дидим, расположенной в 11 млн км от Земли. Чтобы преодолеть такое расстояние и ударить по астероиду, специально подготовленный для этой миссии космический аппарат DART получит новейший ионный двигатель NEXT-C.

NEXT-C примерно втрое мощнее ионных двигателей предыдущей серии NSTAR, применявшихся в миссиях НАСА DAWN и Deep Space One. Его мощность достигает 6,9 кВт, тяга более 236 мН, а импульс и вовсе рекордный – 17 МНс. В качестве топлива двигатель использует ксенон, который проходит через ускоритель, состоящий из двух решеток. На первую подается электричество от солнечных батарей, благодаря чему ионы газа получают положительный заряд. Вторая сетка заряжена отрицательно – ионы с силой притягиваются и пролетают сквозь нее наружу, создавая тягу.

В настоящее время NEXT-C полностью собран, он уже прошел базовые испытания и подтвердил эксплуатационные характеристики. Устройство дополнительно тестировали воздействием сильных перегрузок, возникающих при взлете с Земли, а также проверяли на длительное воздействие космического холода. Полет продлится недолго, около двух месяцев, но инженеры хотят быть уверенными в правильном заходе на цель – от этого зависит успех миссии.

Космический аппарат DART на финальном этапе полета с силой столкнется с астероидом Дидим-B, что создаст кратер порядка 20 м в диаметре и придаст 160-метровому камню определенный импульс. По расчетам ученых, это изменит орбитальную скорость астероида на 0,5 мм в секунду – это очень мало, но вполне достаточно, чтобы телескопы на Земле зафиксировали факт смещения. Или все выйдет наоборот и удар DART окажется бесполезным – все это мы увидим уже совсем скоро, в 2021 году.

м,космос,ионный двигатель,космический аппарат,dart,астероид,Дидим-B,NASA

Испытание ксенонового ускорителя NEXT-C в вакуумной камере

Корвас

ионный двигателькосмоскосмический двигательастрономиякосмический корабльдлиннопост

Ионный двигатель - что это такое?

Ионный двигатель — хорошо отработанная на практике и исторически первая разновидность электрического ракетного двигателя. Недостатком ионного двигателя является малая тяга (например, разгон космического аппарата с весом автомобиля от 0 до 100 км/ч требует больше двух суток непрерывной работы ионного двигателя), которую невозможно увеличить из-за ограничений объёмного заряда.

Однако малый расход топлива (точнее, рабочего тела) и продолжительное время функционирования ионного двигателя (максимальный срок непрерывной работы самых современных образцов ионных двигателей составляет более пяти лет) позволяет за длительный промежуток времени разогнать космический аппарат небольшого веса до приличных скоростей. Сфера применения: управление ориентацией и положением на орбите искусственных спутников Земли (некоторые спутники оснащены десятками маломощных ионных двигателей) и использование в качестве главного тягового двигателя небольшой автоматической космической станции. Характеристики ионного двигателя: потребляемая мощность 1-7 кВт, скорость истечения 20-50 км/с, тяга 20-250 мН, КПД 60-80 %. Рабочим телом является ионизированный газ (аргон, ксенон и т. п.).

Ионному двигателю в настоящее время принадлежит рекорд негравитационного ускорения космического аппарата в космосе без использования жидкостного ракетного двигателя — Deep Space 1 смог увеличить скорость на 4,3 км/с, израсходовав 74 кг ксенона (этот рекорд скорости в ближайшее время планируется превзойти на 10 км/с космическим аппаратом Dawn). Однако ионный двигатель не является самым перспективным типом электроракетного двигателя, поэтому данный рекорд скорости, скорее всего, будет превзойдён холловским или магнитоплазмодинамическим двигателем.

Существует проект межзвёздного зонда с ионным двигателем, получающим энергию через лазер от базовой станции, что дает некоторое преимущество по сравнению с чисто космическим парусом (в настоящее время данный проект неосуществим из-за технических ограничений.

Принцип работы двигателя заключается в ионизации газа и его разгоне электростатическим полем. При этом, благодаря высокому отношению заряда к массе, становится возможным разогнать ионы до очень высоких скоростей (вплоть до 210 км/с по сравнению с 3—4,5 км/с у химических ракетных двигателей). Таким образом, в ионном двигателе можно достичь очень большого удельного импульса. Это позволяет значительно уменьшить расход реактивной массы ионизированного газа по сравнению с расходом реактивной массы в химических ракетах, но требует больших затрат энергии.

В существующих реализациях для поддержки работы двигателя используются солнечные батареи. Но для работы в дальнем космосе такой способ неприемлем. Поэтому уже сейчас для этих целей иногда используются ядерные установки.

Источником ионов служит газ — как правило, аргон или водород. Бак с газом стоит в самом начале двигателя, оттуда газ подаётся в отсек ионизации; получается холодная плазма, которая разогревается в следующем отсеке посредством ионного циклотронного резонансного нагрева. После нагрева высокоэнергетическая плазма подаётся в магнитное сопло, где она формируется в поток магнитным полем, разгоняется и выбрасывается в окружающую среду. Таким образом достигается тяга.

С тех пор плазменные двигатели прошли большой путь и разделились на несколько основных типов — электротермические, электростатические, сильноточные или магнитодинамические и импульсные двигатели. В свою очередь электростатические двигатели делятся на ионные и плазменные (ускорители частиц на квазинейтральной плазме).

Ионный двигатель использует в качестве топлива ксенон или ртуть. Первый ионный двигатель назывался сетчатый электростатический ионный двигатель. В ионизатор подаётся ксенон, который сам по себе нейтрален, но при бомбардировании высокоэнергетическими электронами ионизируется. Таким образом в камере образуется смесь из положительных ионов и отрицательных электронов. Для «отфильтровывания» электронов в камеру выводится трубка с катодными сетками, которая притягивает к себе электроны.

Положительные ионы притягиваются к системе извлечения, состоящей из 2-х или 3-х сеток. Между сетками поддерживается большая разница электростатических потенциалов (+1090 вольт на внутренней против — 225 вольт на внешней). В результате попадания ионов между сетками, они разгоняются и выбрасываются в пространство, ускоряя корабль, согласно третьему закону Ньютона. Электроны, пойманные в катодную трубку выбрасываются из двигателя под небольшим углом к соплу и потоку ионов. Это делается по двум причинам:

чтобы корпус корабля оставался нейтрально заряженным;

чтобы ионы, «нейтрализованные» таким образом не притягивались обратно к кораблю.
Чтобы ионный двигатель работал, нужны всего 2 вещи — газ и электричество.

Недостаток двигателя в его нынешних реализациях — очень слабая тяга (порядка 50-100 миллиньютонов). Таким образом, нет возможности использовать ионный двигатель для старта с планеты, но, с другой стороны, в условиях невесомости, при достаточно долгой работе двигателя, есть возможность разогнать космический аппарат до скоростей, недоступных сейчас никаким другим из существующих видов двигателей. Однако разрабатываются более совершенные и мощные типы электроракетных двигателей (холловский и магнитоплазмодинамический), превосходящие ионный двигатель по величине тяги и, как следствие, конечной скорости космического аппарата.

PAHunter

good news everyoneионный двигательнаконец-тоновый повод стать космонавтомполетелиЧерез тернии к звездамРеактор познавательныйнахер эту планетупесочница

В Воронеже создан ионный двигатель для дальнего космоса

В Воронеже создан ионный двигатель для дальнего космоса
Разработанный в Воронеже электроракетный реактивный двигатель успешно прошел первые огневые испытания на специальном стенде Московского авиационного института, сообщили в КБ химавтоматики (КБХА).

Роскосмос назвал главный приз авторам логотипа для "Восточного"
Агрегат работает за счет реактивной струи ионизированного газа, разгоняемого в электромагнитном поле. Эта силовая установка имеет малую тягу, но длительный ресурс работы, благодаря чему эффективна при дальних перелетах. КБХА совместно с МАИ занимается разработкой ионного двигателя с 2013 года, после того как конструкторское бюро выиграло субсидию Минобрнауки на создание высокотехнологичного производства.

"Первое успешное испытание показало, что выбранные нами конструкторские решения верны, поэтому в ближайшее время огневые испытания изготовленного экземпляра двигателя продолжатся. Мы будем анализировать их результаты, что в свою очередь позволит продвинуться дальше в создании электроракетных двигателей ионного типа", - рассказал главный конструктор по направлению Андрей Иванов.
Сотрудник КБХА Павел Дронов с установкой у испытательного стенда. Фото: КБХА
http://www.rg.ru/2015/09/22/reg-cfo/dvig-anons.html