เครื่องยนต์ไอออน - ขอบฟ้าแห่งอวกาศใหม่

เครื่องยนต์ไอออน - ขอบฟ้าแห่งอวกาศใหม่
เครื่องยนต์ไอออน - ขอบฟ้าแห่งอวกาศใหม่
Anonim

มนุษย์เข้าไปในอวกาศด้วยเครื่องยนต์จรวดที่เป็นของแข็งและของเหลว แต่พวกเขายังตั้งคำถามถึงประสิทธิภาพของการบินในอวกาศ เพื่อให้ยานอวกาศขนาดค่อนข้างเล็กสามารถ "ขอ" เข้าสู่วงโคจรของโลกได้อย่างน้อย ยานอวกาศจึงถูกติดตั้งไว้บนยานปล่อยตัวที่น่าประทับใจ อันที่จริงจรวดนั้นเป็นถังบินได้ซึ่งส่วนแบ่งน้ำหนักของสิงโตซึ่งสงวนไว้สำหรับเชื้อเพลิง เมื่อใช้ทั้งหมดจนหยดสุดท้าย เสบียงเหลือน้อยบนเรือ

เครื่องยนต์ไอออน
เครื่องยนต์ไอออน

เพื่อไม่ให้ตกลงสู่พื้นโลก สถานีอวกาศนานาชาติจึงเพิ่มวงโคจรของมันเป็นระยะด้วยจังหวะของเครื่องยนต์ไอพ่น เชื้อเพลิงสำหรับพวกเขา - ประมาณ 7.5 ตัน - จัดส่งโดยเรืออัตโนมัติปีละหลายครั้ง แต่การเติมเชื้อเพลิงดังกล่าวไม่คาดว่าจะเกิดขึ้นระหว่างทางไปดาวอังคาร ถึงเวลาบอกลาวงจรที่ล้าสมัยและเปลี่ยนไปใช้เครื่องยนต์ไอออนที่ล้ำหน้ากว่านี้แล้วใช่ไหมไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงจำนวนมากจึงจะทำงานได้ เฉพาะก๊าซและไฟฟ้าเท่านั้น ไฟฟ้าในอวกาศเกิดจากการดักจับการแผ่รังสีแสงของดวงอาทิตย์ด้วยแผงแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ ยิ่งห่างจากผู้ส่องสว่างมากเท่าใด พลังของพวกมันก็จะยิ่งน้อยลง ดังนั้น คุณจะต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ด้วย ก๊าซจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้หลัก ซึ่งจะถูกทิ้งระเบิดด้วยอิเล็กตรอนและแตกตัวเป็นไอออน พลาสมาเย็นที่ได้จะถูกส่งไปยังเครื่องอุ่นเครื่อง จากนั้นจึงส่งไปยังหัวฉีดแม่เหล็กเพื่อเร่งความเร็ว เครื่องยนต์ไอออนดีดพลาสมาร้อนออกจากตัวมันเองด้วยความเร็วที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ในเครื่องยนต์จรวดทั่วไป และยานอวกาศก็ได้รับความต้องการเพิ่มขึ้น

เครื่องยนต์ไอออนทำเอง
เครื่องยนต์ไอออนทำเอง

หลักการทำงานนั้นง่ายจนคุณสามารถประกอบเครื่องไอออนสาธิตด้วยมือของคุณเอง หากอิเล็กโทรดรูปตะไลถูกปรับสมดุลไว้ล่วงหน้า วางไว้บนปลายเข็มและใช้ไฟฟ้าแรงสูง แสงสีน้ำเงินจะปรากฏขึ้นที่ปลายแหลมของอิเล็กโทรด ซึ่งเกิดจากอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาจากอิเล็กโทรด การหมดอายุของพวกเขาจะสร้างแรงปฏิกิริยาที่อ่อนแอ อิเล็กโทรดจะเริ่มหมุน

อนิจจา แรงขับไอออนมีแรงขับเพียงเล็กน้อยจนไม่สามารถยกยานอวกาศขึ้นจากพื้นผิวดวงจันทร์ได้ ไม่ต้องพูดถึงการเปิดตัวภาคพื้นดิน สิ่งนี้สามารถเห็นได้ชัดเจนที่สุดหากเราเปรียบเทียบเรือสองลำที่ไปยังดาวอังคาร เรือที่ขับเคลื่อนด้วยของเหลวจะเริ่มบินหลังจากเร่งความเร็วอย่างเข้มข้นไม่กี่นาที และใช้เวลาลดความเร็วน้อยลงเล็กน้อยใกล้กับดาวเคราะห์แดง เรือที่มีเครื่องยนต์ไอออนจะเร่งความเร็วเป็นเวลาสองเดือนในเกลียวที่คลี่คลายอย่างช้าๆ และการดำเนินการแบบเดียวกันนี้รอมันอยู่ในบริเวณใกล้เคียงของดาวอังคาร…

ไอออนขับดัน
ไอออนขับดัน

แต่ถึงกระนั้น ion engine ก็พบแอปพลิเคชั่นของมันแล้ว: พวกเขาพร้อมกับยานอวกาศไร้คนขับจำนวนหนึ่งที่ส่งไปปฏิบัติภารกิจลาดตระเวนระยะยาวไปยังดาวเคราะห์ใกล้และไกลของระบบสุริยะไปยังแถบดาวเคราะห์น้อย

ไออนเอ็นจิ้นคือเต่าตัวเดียวกับที่แซงอคิลลีสเท้าไว เมื่อเชื้อเพลิงหมดในเวลาไม่กี่นาที เครื่องยนต์ของเหลวจะหยุดทำงานตลอดไปและกลายเป็นเหล็กที่ไร้ประโยชน์ และพลาสมาสามารถทำงานได้นานหลายปี เป็นไปได้ว่าพวกเขาจะติดตั้งยานอวกาศลำแรก ซึ่งจะไปยัง Alpha Centauri ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกที่สุดด้วยความเร็วแสงน้อย เที่ยวบินนี้คาดว่าจะใช้เวลาเพียง 15-20 ปี