Принцип работы ионного двигателя
Ещё не так давно ионные двигатели существовали лишь в воображении писателей-фантастов. Но после многих лет научных исследований и разработок NASA готово оборудовать некоторые из своих самых важных полётов в глубокий космос ионными двигателями. Используя заряженные частицы, такие двигатели могут придать космическому кораблю ускорение в 140 тысяч км/час.
Проект НАСА NEXT (NASA’s Evolutionary Xenon Thruster), которым управляет Glenn Research Center завершил тест, в рамках которого ионный двигатель вырабатывал энергию на протяжении более 48 тысяч часов. Это пять с половиной лет работы двигателя, что делает тест самым длительным за всю истории аэрокосмических испытаний. Испытания двигателя NEXT проходили в вакуумной камере исследовательского центра НАСА Glenn Research Center, который располагается в Кливленде, штат Огайо.
NEXT уникален в плане экономичности потребляемого топлива. В частности, потребовалось всего 860 кг ракетного топлива (ксенона). Для сравнения, обычная ракета израсходовала за аналогичный период порядка 10000 кг ракетного топлива. Обеспечивая постоянной тягой в течении длительного периода времени, электрические двигатели, такие как NEXT, могут ускорять космический аппарат, используя для этого меньше чем 1/10 ракетного топлива химической ракеты. Перспективу использования ионных двигателей можно рассмотреть на примере быстроходного судна и старенького корабля. В то время как быстроходное судно тратит на стремительный разгон огромное количество топлива, «вдавливая педаль газа до упора», старое судно увеличивает скорость медленно и постепенно. Учитывая расстояния в космосе, старенький космический аппарат в конечном итоге превзойдёт своего оппонента, преодолев большее расстояние и потратив на это меньше ракетного топлива.
NEXT является частью класса солнечных электрических двигателей (SEP). Какой принцип их работы? Главный исследователь Michael Patterson объясняет, что SEP используют электричество, вырабатываемое солнечными батареями, чтобы обеспечить двигатель необходимой энергией, а принцип работы заключается в разгоне ионизированного газа ксенона с помощью электростатического поля. Также учёный акцентирует внимание на том, что за счёт уменьшения потребления ракетного топлива, необходимого для полёта, значительно снижается вес самого космического корабля.
Таким образом проектировщики миссий могут либо уменьшить размер необходимого ракета-носителя, либо увеличить полезную нагрузку.По словам Patterson, практическая ценность ионных двигателей заключается именно в максимизации полезной нагрузки и рациональном потреблении ресурсов нашей планеты. Исследователь добавил, что NEXT сможет обслуживать многократные полёты в космическое пространство, обеспечивая при этом великолепную топливную экономичность.
