Іонний двигун - принцип роботи, історія та перспективи

Іонний двигун - принцип роботи, історія та перспективи

Основна проблема в освоєнні космічних просторів - вкрай низькі швидкості у розроблених людством літальних апаратів. Сучасні розробки мають також і величезну витрату палива. Таким чином, якщо побудувати ракету і запустити її, наприклад, на Марс і назад, то корабель буде просто величезний. І більшу його частину буде займати саме паливо. Приблизно для висадки на Марс потрібно більше мільярда тонн високоякісного ракетного палива. На щастя, така сучасна розробка вчених, як іонний двигун, зможе в недалекому майбутньому вирішити цю проблему. Теоретично з його допомогою можна розганятися до двохсот кілометрів за секунду. Основними плюсами можна назвати саме величезні швидкості, що розвиваються, і маленький запас пального. Для роботи такого агрегату, як іонний двигун, потрібні лише електрика та інертний газ. Однак є у нього і деякі недоліки, наприклад, слабка розгінна швидкість. Це змушує задуматися про багато проблем застосування двигуна в умовах присутності гравітаційних полів. 

Іонний двигун: принцип дії

Завдяки високому напруженню іонізується газ у спеціальній камері. Внаслідок цього іони газу починають викидатися геть з камери і створювати тягу. Однак, оскільки це ланцюгова реакція, і сила тяги збільшується дуже повільно і поступово, знадобиться приблизно півроку, щоб розігнатися до двохсот кілометрів на секунду. Приблизно така ж кількість часу піде і на гальмування. З іншого боку, об 'єктивно ці цифри дуже малі в порівнянні з показниками у сучасних космічних двигунів, яким на досягнення подібних за якістю результатів необхідно було б витратити в двадцять разів більше часу. Більш того, інертний газ займає в сотні разів менше місця, ніж паливо у ракет. Єдина проблема, яку складно вирішити - це наявність електрики. Сонячних батарей просто не вистачить для роботи таких приладів, як іонні двигуни, тому ймовірне застосування ядерного реактора. 

Ще одним недоліком можна вважати низьку маневреність. Також основним питанням стоїть проблема з гравітацією. Перебуваючи в межах поля Землі, двигун просто не працюватиме. З іншого боку, в умовах відкритого космосу аналогів такого пристрою, як іонний двигун, поки немає.

Трохи історії та перспективи

У фантастичній літературі подібні прилади зустрічалися досить часто. Однак тільки в 1960 році був створений іонний двигун своїми руками (а точніше, руками наукових співробітників НАСА). Він називався широко-променевим електростатичним пристроєм. Вже на початку сімдесятих пройшли випробування ртутні електростатичні двигуни в умовах відкритого космосу.

До кінця сімдесятих генератори на основі ефекту Холла використовували в Радянському Союзі. В якості саме основного двигуна іонний був застосований на американському космічному апараті в 1998 році. За ним послідували європейський зонд, японський космічний корабель у 2003 році. На сьогоднішній день НАСА розробляє знаменитий проект під назвою "Прометей". Для нього конструюють суперпотужний іонний двигун, який живиться від ядерного реактора.