Принцип работы Ионный двигатель



Скачать 49.95 Kb.
Дата20.10.2012
Размер49.95 Kb.
ТипДокументы







Главная | Статьи | Ионный двигатель (настоящий)


Ионный двигатель



Все фаны "Звёздных войн" знакомы с основным истребителем Империи - TIE-fighter'ом, имеющим сдвоенный ионный двигатель (TIE - Twin Ion Engine). Но сам ионный двигатель - это уже не фантастика - это реальность, хотя между настоящим ионным двигателем и показанным в фильмах Джорджа Лукаса - большая разница.


Принцип работы


Ионный двигатель - электростатический реактивный двигатель, в котором в качестве рабочего тела выступает - ионизированный газ.







Принцип работы ионного двигателя

Работающий ионный двигатель
станции "Deep Space 1"

Устройство ионизации (в нашем случае катод) бомбардирует ксеноновое топливо электронами, которые выбивают электроны из атомов ксенона (Xe), превращая последние в положительно зараженные ионы ксенона (Xe+). Положительно заряженная решётка, расположенная рядом с катодом разгоняет ионы ксенона к отрицательно заряженной решётке, стоящей на выходе (однополюсники - отталкиваются, разнополюсники притягиваются). При подлёте к отрицательной решётке скорость ионов такова, что они не задерживаются на ней и не нейтрализуются, а летят дальше. Летят в одну сторону, а космический аппарат в другую.


История развития


Ещё в 1960 сотрудники Lewis Research Center NASA в рамках проекта SEPT - Space Electric Propulsion Test (исследование космических электрических двигателей) построили первый прототип ионного двигателя (Ion Propulsion, Ion Engine) и провели ряд успешных земных тестов.

В 1964 со стартовой площадки испытательного центра на острове Уоллопс (Wallops Island Test Center), шт. Виргиния была запущена ракета "Scout" со спутником SERT 1 (Space Electric Rocket Test 1), имевшим два ионных двигателя. После вывода на орбиту один двигатель отказал сразу, другой проработал 31 минуту.

В 1970 со стартовой площадки на базе американских ВВС Ванденберг (Vandenberg), шт. Калифорния была запущена ракета со спутником SERT 2, также имевшим два ионных двигателя. После вывода на орбиту один двигатель проработал около 3-х месяцев, другой - более 5 месяцев.


В СССР первые космические испытания ионного двигателя прошли на космическом корабле "Янтарь" в 1966-67 году.

С тех пор, ионные и их ближайшие родственники - плазменные двигатели (ускорители) использовались всё чаще, но в основном для ориентации и коррекции орбит космический аппаратов.

24 октября 1998 года с космодрома на мысе Канаверал (Canaveral), шт. Флорида стартовала ракета-носитель "Delta 7326-9.5 Med-Lite" со станцией "Deep Space 1" - первым космическим кораблём, где ионный двигатель стал основным (маршевым). Миссией станции было исследование кометы Боррелли (Borrelly). Основными разработчиками двигателя стали исследовательский центр NASA им. Джона Гленна (Glenn Research Center) и лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института (Jet Propultion Laboratory, California Institute of Technology). Космическая станция с перерывом на 7 месяцев (вышла из строя система астроориентации) проработала до 18 декабря 2001 года.

28 сентября 2003 года с космодрома Куру во Французской Гвиане Европейское космическое агенство (ESA) с помощью ракеты-носителя "Ariane 5" вывело на орбиту аналогичный аппарат - SMART-1. Цель 30-ти месячной миссии станции - исследованию Луны: в частности, впервые будут составлены подробные минералогические и химические карты верхних слоев всей лунной поверхности, особое внимание будет уделено полярным районам и обратной стороны спутника, которые до сих пор остаются малоизученными. Вес станции - 367 кг. Время полёта до Луны - 15 месяцев.


Некоторые технические характеристики станции "Deep Space 1"





Крейсерская скорость

- 3,6 км/с




Максимальная скорость

- 4,6 км/с
(испытанная в космосе)




Скорость ионов ксенона

- 30 км/с




Масса станции

- 486.32 кг (включая запас топлива)




Запас топлива

- 81.5 кг ксенонового топлива
(средний расход 100 г/день)




Мощность солнечных батарей

- 2500 Вт (для расстояния станция-Солнце равного двум расстояниям Земля-Солнца), из них 2100 Вт обеспечивают работу ионного двигателя




Скорость передачи данных

- 20 кбод (кбит/с)


Ионный двигатель пока не применим для миссий, где нужен быстрый разгон и высокая мощность двигателя (взлёт с Земли, полёт к Луне). Поэтому вывод "Deep Space 1" и SMART-1 на земную орбиту осуществляли ракеты с традиционным ракетным (химическим) двигателем.

Но для широкого набора миссий с высокими энергетическими требованиями (миссии к астероидам и кометам, планетам Солнечной системы и т.п.), медленный, но продолжительный и устойчивый разгон ионного двигателя, а также высокий КПД (низкий расход топлива), позволяют ему одержать победу над менее эффективными химическими реактивными двигателями. При таких обстоятельствах ионный двигатель может оказаться в 10 раз быстрее традиционного химического, кроме того, последний требует более дорогой ракеты-носителя и большего резервуара для ракетного топлива и окислителя.

На "Deep Space 1" для запитки ионного двигателя электрической энергией использовались солнечные батареи, мощность которых зависит от расстояния до Солнца и ориентации станции, что неприемлимо для полётов к дальним планетам Солнечной системы, поэтому в дальнейшем в качестве энергетической установки планируется использовать пассивные ядерные генераторы, которые уже стоят на ряде орбитальных спутников.


Стоимость "Deep Space 1"


Total Cost = $ 149.7 M
Development Costs = $ 94.8 M
Operations Costs = $ 7.7 M
Launch Service (including launch vehicle) = $ 43.5 M
Science = $ 3.7 M

Стоимость SMART-1


Total Cost = € 110 M


Будущее


2004 год - станция "Deep Space 4" с четырьмя ионными двигателями (QIE-fighter - Quad Ion Engine Fighter?).

P.S. В 1993 году на телеэкраны Америки вышел сериал "Star Trek: Deep Space 9".


Ссылки по теме


nmp.jpl.nasa.gov/ds1 - "Deep Space 1 - Official Site"
www.jpl.nasa.gov/images/ds1/ds1artist.html - Deep Space 1 Image Arhive
www.encycl.yandex.ru - "Большая советская энциклопедия"
www.kerc.msk.ru/ipg/development/ion.shtml - Исследовательский центр им. М.В. Келдыша. Ионные двигатели малой мощности


Похожие:

Принцип работы Ионный двигатель iconРешения контрольной работы №3
Рассчитайте плотность кристаллического хлорида натрия, если ионный радиус натрия составляет 9,8·10-11 м, а ионный радиус хлора –...
Принцип работы Ионный двигатель iconПрограмма управления Шаговым Двигателем
Шаговый двигатель, его устройство и принцип работы
Принцип работы Ионный двигатель iconАвтомобильный двигатель змз-40522. 10
Бензиновый, 4-цилиндровый, рядный, инжекторный двигатель. Скоростной, динамичный, тяговитый и экономичный двигатель
Принцип работы Ионный двигатель iconКак Реактивный двигатель Работает
Когда двигатель начался, и его компрессор вращается должным образом, стартер и воспламенители выключены. Двигатель будет тогда бежать...
Принцип работы Ионный двигатель iconАвтомобильный двигатель змз-4062. 10 Бензиновый, 4-цилиндровый, рядный, инжекторный двигатель
Это современный, скоростной двигатель, получивший широкое применение на отечественных автомобилях. Мощный, обеспечивает высокие...
Принцип работы Ионный двигатель iconВечный двигатель это просто
В данной статье мы приведем пример модели генератора энергии, не требующего для своей работы наличия гравитационной аномалии. Вы...
Принцип работы Ионный двигатель iconАвтомобильный двигатель змз-4021. 10 / 4025. 10
Бензиновый, карбюраторный, 4-цилиндровый двигатель с рядным расположением цилиндров и алюминиевым блоком
Принцип работы Ионный двигатель iconИонный (правило В. В. Марковникова) и радикальный механизмы реакций в органической химии

Принцип работы Ионный двигатель iconПсихологическая гармония
Принцип мировой гармонии известен с древнейших времен: гармония как единство в многообразии у Аристотеля, принцип Инь-Ян в Древнем...
Принцип работы Ионный двигатель iconАрхангельская областная научная библиотека им. Н. А. Добролюбова Организация работы с книжными памятниками в библиотеке «Книга  самый важный хранитель и двигатель человеческой культуры. Поистине книга величайшее создание человечества»
«Книга  самый важный хранитель и двигатель человеческой культуры. Поистине книга величайшее создание человечества»
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org