Как устроен ионный двигатель зонда Dawn, который летит к Церере?

    Космический аппарат NASA Dawn провел более семи лет, путешествуя по Солнечной системе, чтобы исследовать астероид Весту и карликовую планету Цереру. Будучи на орбите Цереры, зонд передал нам первые снимки и данные об этих удаленных объектах. Но внутри самого Dawn есть другой, первый в своем роде двигатель — космический аппарат впервые в истории использует ионный двигатель на […]

    Как устроен ионный двигатель зонда Dawn, который летит к Церере?

    Dawn

    Космический аппарат NASA Dawn провел более семи лет, путешествуя по Солнечной системе, чтобы исследовать астероид Весту и карликовую планету Цереру. Будучи на орбите Цереры, зонд передал нам первые снимки и данные об этих удаленных объектах. Но внутри самого Dawn есть другой, первый в своем роде двигатель — космический аппарат впервые в истории использует ионный двигатель на электротяге.

    Такой ионный двигатель должен будет оснащать новое поколение космических аппаратов. Электроэнергия используется для создания заряженных частиц топлива, обычно газа ксенона, и ускорения их до чрезвычайно высоких скоростей. Скорость обычных ракет ограничена химической энергией, запасенной в молекулярных связях топлива, которая ограничивает тягу до 5 км/с. Ионные двигатели в принципе ограничены только электрической энергией, доступной на корабле, но заряженные частицы позволяют развить тягу от 15 км/с до 35 км/c.

    На практике это означает, что работающие на электричестве двигатели намного экономичнее химических, поэтому можно сохранить большое количество массы вследствие забора меньшего количества топлива. При стоимости запуска одного килограмма массы на околоземную орбиту в 20 000 долларов, космический аппарат может стать значительно дешевле.

    Это может быть весьма полезно для коммерческих производителей геостационарных спутников; электрическая силовая установка позволит им маневрировать, добавляя новые возможности спутникам. Кроме того, для научных миссий вроде межпланетных путешествий ко внешним регионам Солнечной системы, электрическая тяга может быть единственной возможной для перемещения полезной научной аппаратуры на огромные расстояния.

    Электросила космоса

    Есть три основных типа электрических двигателей, в зависимости от метода, который используется для ускорения топлива.

    Термоэлектрические двигатели используют электроэнергию, чтобы нагреть топливо, либо пропуская ток через нагревательный элемент, либо пропуская ток через горячий ионизированный газ или саму плазму, к реактивному двигателю.

    Ионные двигатели

    Электромагнитные двигатели ионизируют ракетное топливо, превращая его в электропроводящую плазму, которая разгоняется при взаимодействии с мощным электрическим током и магнитным полем. Импульсные плазменные двигатели на самом деле очень похожи на электродвигатели.

    Электростатические двигатели используют электрическое поле, генерируемое путем применения высокого напряжения на две сети, перфорированные множеством крошечных дырочек, чтобы ускорить топливо. Такой ксеноновый двигатель (а точнее три таких) и стоит на зонде Dawn. Другая электростатическая конструкция является двигателем на эффекте Холла, который работает похоже, но вместо высокого напряжения генерирует электрополе в выходной плоскости двигателя, захватывая электроны магнитным полем.

    Полвека создания

    Концепция электрической двигательной установки существует уже более 50 лет, но всегда считалась слишком рискованной, чтобы лечь в основу крупных проектов. Только сейчас она начинает обретать реальные применения. К примеру, для сохранения геостационарных спутников на корректной орбите, чтобы противостоять аэродинамическому сопротивлению в разреженной атмосфере в 200 км над поверхностью Земли. Межпланетные миссии вроде Deep Space 1 — первой экспериментальной миссии с использованием ионных двигателей — изначально задумывались для демонстрации возможностей технологии, но по большей части успешно выполнили возложенные на них обязательства по исследованию астероида 9969 Брайля и кометы Боррелли 15 лет назад.

    Еще одна весьма успешная миссия с ионными двигателями была GOCE (Gravity field and steady state Ocean Circulation Explorer); этот спутник за четыре года до 2013 года не был в состоянии отобразить в беспрецедентных деталях гравитационное поле Земли.

    Будущие проекты

    Теперь, когда космические аппараты с электродвигателями начинают получать широкое распространение, они вполне могут снизить стоимость развертывания спутников. С компактными ионными двигателями на борту, спутники могут поднимать себя от низкой околеземной орбиты к окончательной геостационарной орбите своими силами. Это позволит сэкономить огромное количество топлива, необходимого для подъема спутников силами обычных химических ракет, а также использовать гораздо меньшие ракеты-носители, которые тоже сэкономят денег. Boeing первой начала в 2012 году оснащать полностью электрические версии своей платформы спутников 702 ксеноновыми ионными двигателями, и другие производители спутников тоже последуют их примеру.

    В настоящее время все проекты работают с использованием ксенонового газа и топлива, но ищутся альтернативы, поскольку ксенон очень дорогой. Но электрическая энергия никуда не денется, и в более долгосрочной перспективе космические буксиры и даже пилотируемые полеты на Марс, в основе которых будет лежать ядерная электрическая установка, получат широкое распространение.

    Возврат к списку

     
    Текст сообщения*
    Защита от автоматических сообщений
    Загрузить изображение
     



    Важные новости

    Реклама на транспорте на пике популярности

    1. Реклама на транспорте на пике популярности

    Транспортное средство – это не только удобный и способ передвижения, но и эффективный способ рекламирования различных мероприятий и товаров. Машина – такси или маршрутный автобус находятся в постоянном движении и за день успевают повстречаться с большим количеством людей. Благодаря этому фактору, с содержанием рекламной акции знакомится большое количество потенциальных клиентов.



    6 трендов вечерней моды - 2017 из бутика Kupivip

    2. 6 трендов вечерней моды - 2017 из бутика Kupivip

    Какой наряд выбрать сложнее — повседневный или праздничный? Казалось бы, чего мудрить, выбирайте лучшее платье из шкафа и все. Но нет, оказывается, здесь обнаруживается масса условностей и тонкостей. И разобраться в них можно, лишь если тщательно проштудировать несколько модных обзоров. Вот несколько советов от консультантов магазина Kupivip, которые помогут вам одеться на торжество или вечеринку и не выглядеть при этом как «прошлый век»


    Открытие выставки «Казаки в Париже»  (к 205-летию Отечественной войны 1812 года)

    3. Открытие выставки «Казаки в Париже» (к 205-летию Отечественной войны 1812 года)

    Организаторы: Хабаровский краевой музей им. Н.И. Гродекова, Государственный исторический музей (г. Москва)

    Место проведения: Хабаровский краевой музей имени Н.И. Гродекова, 2 этаж, экспозиция «Комната открытий»

    Время проведения: 12 сентября в 14.00


    Главное – безопасность

    5. Главное – безопасность

    Состояние детских площадок на придомовых территориях проверили во время совместного рейда уполномоченный по правам ребенка в Хабаровском крае Виктория Трегубенко, депутат Законодательной Думы Хабаровского края Елена Ларионова, члены Общественной палаты Хабаровского края.


    «Дни узбекской культуры в России»

    7. «Дни узбекской культуры в России»

    Что такое сюзан, кому дарят золотошвейный чапан и чем еще уникальна культура узбекского народа смогут узнать хабаровчане 8 и 9 сентября на Первом межрегиональном проекте «Дни узбекской культуры в России». Они пройдут в кинотеатре «Совкино» при участии Российского координационного совета Всемирного конгресса узбекских объединений.


    «ГЕРОИ В МАСКАХ СПАСАЮТ ГОРОД»

    10. «ГЕРОИ В МАСКАХ СПАСАЮТ ГОРОД»

    Всем, кому не безразлична судьба нашего города!

    Набираем добровольцев в суперкоманду настоящих спасателей.

    Требуются энергичные молодые люди от 2 до 10 лет.


    Актуальные новости