Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про своего рода двигатель реакции. Для концепции воздушного движения см. Ionocraft .

Ионный двигатель NSTAR мощностью 2,3 кВт, разработанный НАСА для космического корабля Deep Space 1, во время огневых испытаний в Лаборатории реактивного движения .
Испытание ионного двигателя NEXIS (2005 г.)

Ионный двигатель или ионный двигатель является формой электрической силовой установки , используемой для движени космической летательного аппарата . Он создает тягу , ускоряя ионы с помощью электричества .

Ионный двигатель ионизирует нейтральный газ, извлекая часть электронов из атомов , создавая облако положительных ионов . Эти ионные двигатели в основном полагаются на электростатику, поскольку ионы ускоряются кулоновской силой вдоль электрического поля . Временно сохраненные электроны, наконец, повторно вводятся нейтрализатором в облако ионов после того, как оно прошло через электростатическую решетку, так что газ снова становится нейтральным и может свободно рассеиваться в пространстве без какого-либо дальнейшего электрического взаимодействия с двигателем. Напротив, электромагнитные двигатели используют силу Лоренца.для ускорения всех частиц (свободных электронов, а также положительных и отрицательных ионов) в одном направлении, независимо от их электрического заряда , и конкретно называются плазменными двигательными установками , где электрическое поле находится не в направлении ускорения. [1] [2]

Ионные двигатели в оперативном использовании имеют входную мощность потребность 1-7 кВт (1.3-9.4 л.с.), скорость истечения 20-50 км / с ( I SP 2000 - 5000 сек ), тяги 25-250 мН (0.090-0.899 унций п ) и КПД 65–80% [3] [4], хотя экспериментальные версии достигли 100 кВт (130 л.с.), 5 Н (1,1 фунт- сила ). [5]

Deep Space 1 космический аппарат, приведенный в действие ионного ракетного двигателя малой тяги, изменена скорость на 4,3 км / с (2,7 миль / с), потребляя меньше , чем 74 кг (163 фунтов) ксенона . Космический корабль Dawn побил рекорд, изменив скорость на 11,5 км / с (7,1 миль / с), хотя он был вдвое менее эффективен, потребовалось 425 кг (937 фунтов) ксенона. [6]

Применения включают управление ориентацией и положением орбитальных спутников (на некоторых спутниках есть десятки маломощных ионных двигателей) и использование в качестве главного двигателя для маломассивных космических аппаратов-роботов (таких как Deep Space 1 и Dawn ). [3] [4]

Двигатели с ионной тягой применимы только в космическом вакууме и не могут перемещать транспортные средства через атмосферу, поскольку ионные двигатели не работают в присутствии ионов вне двигателя. Кроме того, мизерная тяга двигателя не может преодолеть сколько-нибудь значительного сопротивления воздуха. Космические аппараты полагаются на обычные химические ракеты, чтобы достичь своей начальной орбиты .

Истоки [ править ]

КА СЕРТ-1

Первым, кто написал статью, публично представившую эту идею, был Константин Циолковский в 1911 году. [7] Методика была рекомендована для условий, близких к вакууму, на большой высоте, но тяга была продемонстрирована с помощью ионизированных воздушных потоков при атмосферном давлении. Эта идея снова появилась в книге Германа Оберта « Wege zur Raumschiffahrt » (Пути к космическому полету), опубликованной в 1923 году, где он объяснил свои мысли о массовой экономии электрической тяги, предсказал ее использование в двигательных установках космических кораблей и управлении ориентацией , а также отстаивал электростатические возможности. ускорение заряженных газов. [8]

Работающий ионный двигатель был построен Гарольдом Р. Кауфманом в 1959 году в исследовательском центре NASA Glenn Research Center . Он был похож на электростатический ионный двигатель с сеткой, и в качестве топлива использовался ртуть . Суборбитальные испытания проводились в 1960-х годах, а в 1964 году двигатель был отправлен в суборбитальный полет на борту космического электрического ракетного испытания-1 (СЕРТ-1). [9] [10] Он успешно проработал запланированную 31 минуту до падения на Землю. [11] За этим испытанием последовало орбитальное испытание SERT-2 в 1970 году. [12] [13]

Альтернативная форма электрической тяги, двигатель на эффекте Холла , изучалась независимо в Соединенных Штатах и Советском Союзе в 1950-х и 1960-х годах. Двигатели на эффекте Холла работали на советских спутниках с 1972 года до конца 1990-х годов и в основном использовались для стабилизации спутников в направлениях север-юг и восток-запад. От 100 до 200 двигателей совершили полеты на советские и российские спутники. [14] Советская конструкция двигателя была представлена ​​на Западе в 1992 году после того, как группа специалистов по электродвигателям при поддержке Организации противоракетной обороны посетила советские лаборатории.

Общий принцип работы [ править ]

Ионные двигатели используют пучки ионов (электрически заряженных атомов или молекул) для создания тяги в соответствии с законом сохранения импульса . Методы ускорения ионов различаются, но во всех конструкциях используется соотношение заряда и массы ионов. Это соотношение означает, что относительно небольшие разности потенциалов могут создавать высокие скорости выхлопа. Это уменьшает количество требуемой реакционной массы или топлива, но увеличивает требуемую удельную мощность по сравнению с химическими ракетами . Таким образом, ионные двигатели могут достигать высоких удельных импульсов.. Недостатком малой тяги является малое ускорение, поскольку масса силового агрегата напрямую коррелирует с величиной мощности. Такая низкая тяга делает ионные двигатели непригодными для запуска космических аппаратов на орбиту, но эффективными для движения в космосе.

Ионные двигатели делятся на электростатические или электромагнитные . Основное отличие - способ ускорения ионов.

  • Электростатические ионные двигатели используют кулоновскую силу и ускоряют ионы в направлении электрического поля.
  • Электромагнитные ионные двигатели используют силу Лоренца для перемещения ионов.

Источниками питания для ионных двигателей обычно служат электрические солнечные батареи , но на достаточно большом удалении от Солнца используется ядерная энергия . В каждом случае масса источника питания пропорциональна пиковой мощности, которая может быть предоставлена, и оба обеспечивают для этого приложения почти неограниченное количество энергии. [ необходима цитата ]

Электрические подруливающие устройства имеют тенденцию создавать низкую тягу, что приводит к низкому ускорению. Определение , в стандартное гравитационное ускорение Земли , а также отметить , что это может быть проанализирована. NSTAR подруливающее устройство производит силу тяги 92 мН [15] ускорит спутник с массой 1 Mg от 0,092 Н / 1000 кг = 9,2 × 10 -5 м / с 2 (или 9,38 × 10 -6 г ). Однако это ускорение может продолжаться месяцами или годами, в отличие от очень коротких ожогов химических ракет.    

Где:
  • F - сила тяги в Н,
  • η - эффективность
  • P - электрическая мощность, используемая двигателем, в Вт, а
  • I sp - удельный импульс в секундах.

Ионный двигатель малой тяги - не самый многообещающий тип двигателя космического корабля с электрическим приводом , но на сегодняшний день он является наиболее успешным на практике. [4] Ионному двигателю потребуется два дня, чтобы разогнать автомобиль до скорости шоссе в вакууме. Технические характеристики, особенно тяга , значительно уступают прототипам, описанным в литературе, [3] [4] технические возможности ограничены объемным зарядом, создаваемым ионами. Это ограничивает плотность тяги ( сила в поперечном сечении зоны двигателя). [4]Ионные двигатели создают небольшие уровни тяги (тяга Deep Space 1 примерно равна весу одного листа бумаги [4] ) по сравнению с обычными химическими ракетами , но достигают высокого удельного импульса или эффективности массы топлива за счет ускорения выхлопа до высокоскоростной. Мощности придана выхлопных возрастает пропорционально квадрату скорости истечения в то время как увеличение тяги является линейным. И наоборот, химические ракеты обеспечивают высокую тягу, но их общий импульс ограничен небольшим количеством энергии, которая может храниться в топливе химически. [16]Учитывая практический вес подходящих источников энергии, ускорение ионного двигателя часто составляет менее одной тысячной от стандартной силы тяжести . Однако, поскольку они работают как электрические (или электростатические) двигатели, они преобразуют большую часть входной мощности в кинетическую мощность выхлопа. Химические ракеты работают как тепловые двигатели , и теорема Карно ограничивает скорость истечения.

Электростатические ионные двигатели [ править ]

Сеточные электростатические ионные двигатели [ править ]

Основная статья: решетчатый ионный двигатель
Схема того, как работает электростатический ионный двигатель с сеткой (многополюсный магнитный касп)

В сетевых электростатических ионных двигателях обычно используется ксенон . Газообразное топливо начинается без заряда; он ионизируется путем бомбардировки энергичными электронами, так как передаваемая энергия выбрасывает валентные электроны из атомов рабочего газа. Эти электроны могут обеспечиваться нитью накала с горячим катодом и ускоряться через разность потенциалов по направлению к аноду. В качестве альтернативы электроны могут быть ускорены колеблющимся индуцированным электрическим полем, создаваемым переменным электромагнитом, что приводит к самоподдерживающемуся разряду без катода (радиочастотный ионный двигатель).

Положительно заряженные ионы извлекаются системой, состоящей из 2 или 3 многоапертурных сеток. После входа в систему сеток вблизи плазменной оболочки ионы ускоряются разностью потенциалов между первой сеткой и второй сеткой (называемой экранной сеткой и сеткой ускорителя соответственно) до конечной энергии ионов (обычно) 1-2 кэВ. , создающий тягу.

Ионные двигатели испускают пучок положительно заряженных ионов ксенона. Чтобы космический корабль не накапливал заряд, рядом с двигателем помещается еще один катод, который испускает электроны в ионный пучок, оставляя топливо электрически нейтральным. Это предотвращает притяжение (и возвращение) пучка ионов к космическому кораблю, что могло бы нейтрализовать тягу. [11]

Сеточные исследования электростатических ионных двигателей малой тяги (прошлые / настоящие):

  • Готовность к применению солнечных технологий NASA (NSTAR), 2,3 кВт, использовалась в двух успешных миссиях
  • Эволюционный ксеноновый двигатель НАСА ( NEXT ), 6,9 кВт, построено оборудование для летной квалификации
  • Ядерно-электрическая ксенон-ионная система (NEXIS)
  • Электродвигатель большой мощности ( HiPEP ), 25 кВт, испытательный образец построен и ненадолго проработан на земле
  • Радиочастотный ионный двигатель EADS (RIT)
  • Двухступенчатый 4-х сеточный (DS4G) [17] [18]

Двигатели на эффекте Холла [ править ]

Основная статья: двигатель на эффекте Холла
Схема двигателя на эффекте Холла

Двигатели на эффекте Холла ускоряют ионы с помощью электрического потенциала между цилиндрическим анодом и отрицательно заряженной плазмой, которая образует катод. Основная масса топлива (обычно ксенон) вводится около анода, где оно ионизируется и течет к катоду; ионы ускоряются по направлению к нему и сквозь него, собирая электроны, когда они уходят, чтобы нейтрализовать пучок и покидать двигатель с высокой скоростью.

Анод находится на одном конце цилиндрической трубки. В центре находится штырь, намотанный для создания радиального магнитного поля между ним и окружающей трубкой. Ионы практически не подвержены влиянию магнитного поля, поскольку они слишком массивны. Однако электроны, образующиеся около конца иглы для создания катода, захватываются магнитным полем и удерживаются на месте своим притяжением к аноду. Некоторые электроны движутся по спирали к аноду, циркулируя вокруг пика холловского тока. Когда они достигают анода, они сталкиваются с незаряженным топливом и вызывают его ионизацию, прежде чем, наконец, достичь анода и замкнуть цепь. [19]

Автоэмиссионная электрическая тяга [ править ]

Основная статья: Автоэмиссионная электрическая тяга

В двигателях с автоэмиссионным электродвигателем (FEEP) в качестве топлива используется цезий или индий . Конструкция включает небольшой резервуар для топлива, в котором хранится жидкий металл, узкую трубку или систему параллельных пластин, через которые протекает жидкость, и ускоритель (кольцо или удлиненное отверстие в металлической пластине) примерно в миллиметре от конца трубки. Цезий и индий используются из-за их большого атомного веса, низкого потенциала ионизации и низкой температуры плавления. Когда жидкий металл достигает конца трубки, электрическое поле, приложенное между эмиттером и ускорителем, заставляет поверхность жидкости деформироваться в серию выступающих выступов или конусов Тейлора.. При достаточно высоком приложенном напряжении положительные ионы извлекаются из кончиков конусов. [20] [21] [22] Электрическое поле, создаваемое эмиттером и ускорителем, затем ускоряет ионы. Внешний источник электронов нейтрализует поток положительно заряженных ионов, чтобы предотвратить зарядку космического корабля.

Электромагнитные двигатели [ править ]

Основная статья: Плазменный двигатель

Импульсные индуктивные двигатели [ править ]

Основная статья: Импульсный индуктивный двигатель

Импульсные индуктивные двигатели (PIT) используют импульсы вместо непрерывной тяги и могут работать на уровнях мощности порядка мегаватт (МВт). Ямы состоят из большой катушки, окружающей трубу конической формы, из которой выделяется пороховой газ. Аммиакобычно используется газ. Для каждого импульса в группе конденсаторов за катушкой накапливается большой заряд, который затем высвобождается. Это создает ток, который движется по кругу в направлении jθ. Затем ток создает магнитное поле во внешнем радиальном направлении (Br), которое затем создает ток в газе, который только что был выпущен в направлении, противоположном исходному току. Этот противоположный ток ионизирует аммиак. Положительно заряженные ионы ускоряются от двигателя из-за электрического поля jθ, пересекающего магнитное поле Br, из-за силы Лоренца. [23]

Магнитоплазмодинамический двигатель [ править ]

Основная статья: Магнитоплазмодинамический двигатель

Магнитоплазмодинамические двигатели (MPD) и литиевый ускоритель силы Лоренца (LiLFA) используют примерно ту же идею. Подруливающее устройство LiLFA построено на подруливающем устройстве MPD. В качестве пропеллента можно использовать водород , аргон , аммиак и азот . В определенной конфигурации окружающий газ на низкой околоземной орбите (НОО) может использоваться в качестве топлива. Газ поступает в основную камеру, где он ионизируется в плазму электрическим полем между анодом и катодом.. Затем эта плазма проводит электричество между анодом и катодом, замыкая цепь. Этот новый ток создает вокруг катода магнитное поле, которое пересекает электрическое поле, тем самым ускоряя плазму за счет силы Лоренца.

Подруливающее устройство LiLFA использует ту же общую идею, что и подруливающее устройство MPD, с двумя основными отличиями. Во-первых, LiLFA использует пары лития, которые можно хранить в твердом виде. Другое отличие состоит в том, что один катод заменен несколькими катодными стержнями меньшего размера, упакованными в трубку с полым катодом . Катоды MPD легко корродируют из-за постоянного контакта с плазмой. В двигателе малой тяги LiLFA пар лития впрыскивается в полый катод и не ионизируется до плазменной формы / не вызывает коррозию катодных стержней, пока не выйдет из трубки. Затем плазма ускоряется с использованием той же силы Лоренца . [24] [25] [26]

В 2013 году российская компания « Конструкторское бюро химической автоматики» успешно провела стендовые испытания своего двигателя MPD для дальних космических путешествий. [27]

Безэлектродные плазменные двигатели [ править ]

Основная статья: Безэлектродный плазменный двигатель

Безэлектродные плазменные двигатели обладают двумя уникальными особенностями: удаление анодного и катодного электродов и возможность дросселировать двигатель. Удаление электродов устраняет эрозию, которая ограничивает срок службы других ионных двигателей. Нейтральный газ сначала ионизируется электромагнитными волнами, а затем переносится в другую камеру, где он ускоряется колеблющимся электрическим и магнитным полем, также известным как пондеромоторная сила . Такое разделение ступеней ионизации и ускорения позволяет дросселировать поток топлива, что затем изменяет величину тяги и значения удельного импульса. [28]

Двухслойные двигатели Helicon [ править ]

Основная статья: Двухслойный двигатель Helicon

Геликонный двухслойный двигатель малой тяги - это тип плазменного двигателя, который выбрасывает высокоскоростной ионизированный газ для создания тяги . В этой конструкции газ вводится в трубчатую камеру ( трубу источника ) с одним открытым концом. Радиочастотный источник переменного тока ( 13,56 МГц в прототипе) подводится к антенне специальной формы, обернутой вокруг камеры. Электромагнитная волна , излучаемая антенна заставляет газ , чтобы сломать и образовывать плазму. Затем антенна возбуждает геликонную волну в плазме, которая дополнительно нагревает ее. Устройство имеет примерно постоянное магнитное поле в трубке источника (поставляетсясоленоидов в прототипе), но магнитное поле расходится и быстро уменьшается по величине вдали от области источника, и его можно рассматривать как своего рода магнитное сопло . Во время работы резкая граница разделяет плазму высокой плотности внутри области источника и плазму низкой плотности в выхлопе, что связано с резким изменением электрического потенциала. Свойства плазмы быстро меняются на этой границе, которая известна как бестоковый двойной электрический слой.. Электрический потенциал внутри области источника намного выше, чем в выхлопе, и это служит как для удержания большей части электронов, так и для ускорения ионов от области источника. Достаточное количество электронов покидает область источника, чтобы гарантировать, что плазма в выхлопе в целом нейтральна.

Магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом (ВАСИМР) [ править ]

Основная статья: Магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом

Магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом (ВАСИМИР) использует радиоволны для ионизации топлива в плазму, а затем магнитное поле для ускорения плазмы из задней части ракетного двигателя для создания тяги. VASIMR в настоящее время разрабатывается частной компанией Ad Astra Rocket Company , со штаб - квартирой в Хьюстоне , штат Техас , с помощью из Канады -На Nautel , производя 200 кВт радиочастотные генераторы ионизирующего пропеллента. Некоторые компоненты и эксперименты с «плазменными выстрелами» проходят испытания в лаборатории, расположенной в Либерии, Коста-Рика.. Этот проект возглавляет бывший астронавт НАСА доктор Франклин Чанг-Диас (CRC-США). Тестовый двигатель VASIMR мощностью 200 кВт обсуждался для установки снаружи Международной космической станции в рамках плана по испытанию VASIMR в космосе, однако планы по проведению этого испытания на борту МКС были отменены в 2015 году НАСА с бесплатным вместо этого Ad Astra обсуждает летающий тест VASIMR. [29] Предполагаемый двигатель мощностью 200 мегаватт может сократить продолжительность полета с Земли на Юпитер или Сатурн с шести лет до четырнадцати месяцев, а на Марс - с 7 месяцев до 39 дней. [30]

Микроволновые электротермические двигатели [ править ]

СВЧ электротермический двигатель
Разгрузочная камера

В рамках исследовательского гранта Исследовательского центра Льюиса НАСА в 1980-х и 1990-х годах Мартин С. Хоули и Джес Асмюссен возглавляли группу инженеров по разработке микроволнового электротермического двигателя (MET). [31]

В разрядной камере микроволновая (МВ) энергия течет в центр, содержащий высокий уровень ионов (I), вызывая ионизацию нейтральных частиц в газообразном топливе . Возбужденные частицы вытекают (FES) через область с низким содержанием ионов (II) в нейтральную область (III), где ионы завершают свою рекомбинацию , заменяясь потоком нейтральных частиц (FNS) к центру. Между тем, энергия теряется в стенках камеры за счет теплопроводности и конвекции (HCC) вместе с излучением (Rad). Оставшаяся энергия, поглощенная газообразным топливом, преобразуется в тягу .

Радиоизотопный двигатель [ править ]

Предложена теоретическая силовая установка на основе альфа-частиц ( He2+
 или же 4
2Он2+
указывает на ион гелия с зарядом +2), испускаемый радиоизотопом в одном направлении через отверстие в его камере. Нейтрализующая электронная пушка будет производить крошечную тягу с высоким удельным импульсом порядка миллионов секунд из-за высокой релятивистской скорости альфа-частиц. [32]

В одном из вариантов используется сетка на основе графита со статическим высоким напряжением постоянного тока для увеличения тяги, поскольку графит имеет высокую прозрачность для альфа-частиц, если он также облучается коротковолновым УФ-светом с правильной длиной волны от твердотельного излучателя. Это также позволяет использовать более низкую энергию и более длительный период полураспада, что было бы выгодно для космического применения. Засыпка гелием также была предложена как способ увеличения длины свободного пробега электронов.

Сравнения [ править ]

Данные испытаний некоторых ионных двигателей
Подруливающее устройствоПропеллентВходная
мощность (кВт)		Удельный импульс (ы)Тяга
(мН)
Масса двигателя (кг)		Примечания
NSTARКсенон2.33300 -1700 [33]92 макс. [15]
PPS-1350 эффект ХоллаКсенон1.51660905,3
СЛЕДУЮЩИЙ [15]Ксенон6,9 [34]4190 [34] [35] [36]236 макс. [15] [36]
NEXIS [37]Ксенон20,5
RIT 22 [38]Ксенон5
BHT8000 [39]Ксенон8221044925
эффект ХоллаКсенон75 [ необходима ссылка ]
FEEPЖидкий цезий6 × 10 −5 - 0,066000 -10 000 [21]0,001–1 [21]
AEPS [40]Ксенон13,32900600100Для использования в модуле СИЗ Lunar Gateway .
Экспериментальные двигатели (на сегодняшний день нет миссии)
Подруливающее устройствоПропеллентВходная
мощность (кВт)		Удельный импульс (ы)Тяга
(мН)
Масса двигателя (кг)		Примечания
эффект ХоллаВисмут1,9 [41]1520 (анод) [41]143 (выписка) [41]
эффект ХоллаВисмут25 [ необходима ссылка ]
эффект ХоллаВисмут140 [ необходима цитата ]
эффект ХоллаЙод0,2 [42]1510 (анод) [42]12.1 (разряд) [42]
эффект ХоллаЙод7 [43]1950 [43]413 [43]
HiPEPКсенон20–50 [44]6000 -9000 [44]460–670 [44]
MPDTВодород1500 [45]4900 [45]26 300 [ цитата ]
MPDTВодород3750 [45]3500 [45]88 500 [ ссылка ]
MPDTВодород7500 [ необходима ссылка ]6000 [ ссылка ]60 000 [ необходима цитата ]
LiLFAЛитиевый пар5004077 [ необходима ссылка ]12 000 [ ссылка ]
FEEPЖидкий цезий6 × 10 −5 - 0,066000 -10 000 [21]0,001–1 [21]
ВАСИМРАргон2003000 -12 000Примерно 5000 [46]620 [47]
CAT [48]Ксенон, йод, вода [49]0,01690 [50] [51]1,1–2 (73 мН / кВт) [49]<1 [49]
DS4GКсенон25019 3002500 макс.5
KLIMTКриптон0,5 [52]4 [52]
ID-500Ксенон [53]32–357140375–750 [54]34,8Для использования в ТЕА

Срок службы [ править ]

Малая тяга ионных двигателей требует непрерывной работы в течение длительного времени для достижения необходимого изменения скорости ( дельта-v ) для конкретной миссии. Ионные двигатели рассчитаны на непрерывную работу от нескольких недель до лет.

Срок службы электростатических ионных двигателей ограничен несколькими процессами. В конструкциях с электростатической сеткой ионы с перезарядкой, создаваемые ионами пучка с потоком нейтрального газа, могут ускоряться в направлении отрицательно смещенной сетки ускорителя и вызывать эрозию сетки. Конец срока службы достигается, когда либо структура сетки выходит из строя, либо отверстия в решетке становятся достаточно большими, что существенно влияет на извлечение ионов; например, из-за возникновения обратного потока электронов. Эрозии сети невозможно избежать, и она является основным фактором, ограничивающим срок службы. Тщательная конструкция решетки и выбор материала обеспечивают срок службы 20 000 часов и более.

Тестирование электростатического ионного двигателя NASA Solar Technology Application Readiness (NSTAR) привело к 30 472 часам (примерно 3,5 года) непрерывной тяги на максимальной мощности. Послетестовое обследование показало, что двигатель не приближался к отказу. [55] [3] [4]

Проект NASA Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) непрерывно работал более 48000 часов. [56] Испытание проводилось в испытательной камере высокого вакуума. В течение более чем 5,5-летних испытаний двигатель потребил около 870 кг ксенонового топлива. Общий генерируемый импульс потребует более 10 000 кг обычного ракетного топлива для аналогичного применения.

Advanced System Electric Propulsion (AEPS) , как ожидается , аккумулировать около 5000 часов и цель проектирования для достижения модели полета , которая предлагает полужизнь по крайней мере , 23000 часов [57] и полной жизни около 50000 часов. [58]

Двигатели Холла страдают от сильной эрозии керамической разрядной камеры под воздействием энергичных ионов: испытание, опубликованное в 2010 году [59], показало эрозию около 1 мм за сто часов работы, хотя это несовместимо с наблюдаемыми сроками службы на орбите в несколько тысяча часов.

Горючее [ править ]

Энергия ионизации представляет собой большой процент энергии, необходимой для работы ионных приводов. Таким образом, идеальный пропеллент легко ионизируется и имеет высокое отношение массы к энергии ионизации. Кроме того, топливо не должно в значительной степени разрушать двигатель малой тяги, чтобы обеспечить долгий срок службы; и не должны загрязнять автомобиль. [60]

Во многих современных конструкциях используется газообразный ксенон , поскольку он легко ионизируется, имеет достаточно высокий атомный номер, инертен и вызывает низкую эрозию. Однако ксенон во всем мире является дефицитным и дорогим.

В более старых конструкциях использовалась ртуть , но она токсична и дорога, имеет тенденцию загрязнять автомобиль металлом и ее трудно подавать точно. Современный коммерческий прототип может успешно использовать ртуть. [61]

Другие виды топлива, такие как висмут и йод , перспективны, особенно для конструкций без решетки, таких как двигатели на эффекте Холла. [41] [42] [43]

В конструкции VASIMR (и других плазменных двигателей) теоретически можно использовать практически любой материал для топлива. Однако в текущих испытаниях наиболее практичным ракетным топливом является аргон , которого относительно много и он недорогой.

Амбиполярный двигатель (CAT) CubeSat, используемый на марсианской решетке ионосферных исследовательских спутников, использующей амбиполярный двигатель CubeSat (MARS-CAT), предлагает использовать твердый йод в качестве топлива для минимизации объема хранения. [50] [51]

Криптон используется для спутников созвездия Starlink . Планируется, что при полном развертывании будет 12000 спутников, а криптон дешевле ксенона. [62]

Энергоэффективность [ править ]

Участок   мгновенная тяговая эффективность и  общая эффективность транспортного средства, разгоняющегося из состояния покоя, в процентах от эффективности двигателя. Обратите внимание, что максимальная эффективность автомобиля достигается примерно при 1,6-кратной скорости выхлопа.

Эффективность ионного двигателя - это кинетическая энергия выхлопной струи, испускаемой в секунду, деленная на электрическую мощность, подаваемую в устройство.

Общая энергоэффективность системы определяется пропульсивной эффективностью , которая зависит от скорости автомобиля и скорости выхлопа. Некоторые подруливающие устройства могут изменять скорость выпуска во время работы, но все они могут быть сконструированы с разными скоростями выпуска. На нижнем конце удельного импульса, I sp , общий КПД падает, потому что ионизация забирает больший процент энергии, а на верхнем конце пропульсивная эффективность снижается.

Оптимальные КПД и скорости истечения для любой конкретной миссии могут быть рассчитаны для получения минимальных общих затрат.

Миссии [ править ]

Ионные двигатели находят множество применений в космических двигательных установках. Лучшие приложения используют большие интервалы между полетами, когда не требуется значительная тяга . Примеры этого включают переводы на орбиту, регулировку ориентации , компенсацию сопротивления для низких околоземных орбит , точную регулировку для научных миссий и транспортировку грузов между хранилищами топлива , например, для химического топлива. Ионные двигатели могут также использоваться для межпланетных миссий и миссий в дальний космос, где скорость ускорения не имеет решающего значения. Непрерывная тяга в течение длительного промежутка времени может достигать высоких скоростей при потреблении гораздо меньшего количества топлива, чем традиционные химические ракеты.

Среди электрических двигателей ионные двигатели получили самое серьезное коммерческое и академическое внимание. Ионные двигатели считаются лучшим решением для этих миссий, поскольку они требуют большого изменения скорости, но не требуют быстрого ускорения.

Демонстрационные автомобили [ править ]

SERT [ править ]

Ионные двигательные установки были впервые продемонстрированы в космосе в ходе миссий NASA Lewis (ныне Исследовательский центр Гленна) Space Electric Rocket Test (SERT) -1 и SERT-2A. [63] SERT-1 суборбитальный полет был запущен 20 июля 1964 года, и успешно доказал , что технология работает , как предсказано в пространстве. Это были электростатические ионные двигатели, использующие в качестве реакционной массы ртуть и цезий . SERT-2A, запущенный 4 февраля 1970 г. [12] [64], подтвердил работу двух двигателей с ионами ртути в течение тысяч часов работы. [12]

Оперативные миссии [ править ]

Ионные двигатели обычно используются для удержания станций на коммерческих и военных спутниках связи на геостационарной орбите. Советский Союз стал пионером в этой области, используя стационарные плазменные двигатели (СПД) на спутниках, начиная с начала 1970-х годов.

Два геостационарных спутника (« Артемис» ЕКА в 2001–2003 гг. [65] и AEHF-1 вооруженных сил США в 2010–2012 гг. [66] ) использовали ионный двигатель малой тяги для изменения орбиты после отказа двигателя на химическом топливе. Boeing [67] начал использовать ионные двигатели для удержания на месте в 1997 г. и планировал в 2013–2014 гг. Предложить вариант на своей платформе 702 без химического двигателя и ионных двигателей для вывода на орбиту; это позволяет значительно снизить стартовую массу для данной возможности спутника. AEHF-2 использовал химический двигатель, чтобы поднять перигей до 16 330 км (10 150 миль), и вышел на геостационарную орбиту, используя электрическую тягу. [68]

На околоземной орбите [ править ]

Starlink [ править ]

SpaceX «s Starlink группировка спутников использует ионно - двигательная подруливающие питается от криптона , чтобы поднять орбиту, совершать маневры и схода с орбиты в конце их использования. [69]

GOCE [ править ]

ESA «S гравитационное поле и Steady-State Ocean Circulation Explorer , (GOCE) было запущены 16 марта 2009 г. Он использовал ионные двигатели на протяжении всей своих двадцати месяцев миссии по борьбе с воздушно-перетаскиванием его опытом в своей низкой орбите (высота 255 км) перед намеренным спуском с орбиты 11 ноября 2013 г.

В глубоком космосе [ править ]

Deep Space 1 [ править ]

НАСА разработало ионный двигатель NSTAR для использования в межпланетных научных миссиях, начиная с конца 1990-х годов. Он был испытан в космосе на очень успешном космическом зонде Deep Space 1 , запущенном в 1998 году. Это было первое использование электрического двигателя в качестве межпланетной двигательной установки в научной миссии. [63] Основываясь на критериях проектирования НАСА, Hughes Research Labs разработала ксенон-ионную двигательную установку (XIPS) для поддержания станций на геосинхронных спутниках . [ необходима цитата ] Хьюз (EDD) изготовил двигатель NSTAR, используемый на космическом корабле.

Хаябуса [ править ]

" Хаябуса" японского космического агентства, запущенная в 2003 году, успешно сблизилась с астероидом 25143 Итокава и несколько месяцев оставалась в непосредственной близости для сбора образцов и информации. Он был оснащен четырьмя ксеноновыми ионными двигателями. Его ионы ксенона генерировались микроволновым электронным циклотронным резонансом и эрозионно-стойким углеродно-углеродным композитным материалом для ускоряющей сетки. [70] Хотя ионные двигатели на Хаябусе имели технические трудности, реконфигурация в полете позволила отремонтировать один из четырех двигателей и позволила миссии успешно вернуться на Землю. [71]

Умный 1 [ править ]

Европейское космическое агентство «s спутник SMART-1 запущен в 2003 году с использованием Snecma PPS-1350 -G Hall подруливающего получить от GTO на лунную орбиту. Этот спутник завершил свою миссию 3 сентября 2006 года в управляемом столкновении с поверхностью Луны после отклонения траектории, так что ученые смогли увидеть 3-метровый кратер - удар, созданный на видимой стороне Луны.

Рассвет [ править ]

«Рассвет» запущен 27 сентября 2007 года для исследования астероида Веста и карликовой планеты Церера . Он использовал три традиционных ксеноновых ионных двигателя Deep Space 1 (стреляли по одному). Рассвет «ы ионный двигатель способен разогнаться от 0 до 97 км / ч (60 мильчас) в 4дней непрерывной стрельбы. [72] Миссия завершилась 1 ноября 2018 года, когда у космического корабля закончилосьхимическое топливо гидразин для двигателей ориентации. [73]

LISA Pathfinder [ править ]

LISA Pathfinder - это космический корабль ЕКА, запущенный в 2015 году. Он не использует ионные двигатели в качестве основной двигательной системы, но использует как коллоидные двигатели, так и FEEP для точного управления ориентацией - низкая тяга этих двигательных устройств позволяет перемещать космический корабль на дополнительные расстояния. точно. Это тест для миссии LISA . Миссия завершилась 30 декабря 2017 года.

BepiColombo [ править ]

ESA «s BepiColombo миссия была запущена Mercury 20 октября 2018. [74] Он использует ионные двигатели в сочетании с поворотными площадками , чтобы добраться до Меркурия, где химическая ракета будет завершить вставку орбиты.

Предлагаемые миссии [ править ]

Международная космическая станция [ править ]

По состоянию на март 2011 года , будущий запуск электромагнитного двигателя VASIMR мощностью 200 кВт Ad Astra VF-200 рассматривался для испытаний на Международной космической станции (МКС). [75] [76] Однако в 2015 году НАСА отказалось от планов по запуску VF-200 на МКС. Представитель НАСА заявил, что МКС «не была идеальной демонстрационной платформой для желаемого уровня производительности двигателей». Ad Astra заявил, что испытания двигателя VASIMR на МКС останутся вариантом после будущей демонстрации в космосе. [29]

VF-200 был бы летной версией VX-200 . [77] [78] Поскольку доступная мощность от МКС составляет менее 200 кВт, ISS VASIMR должен был включать в себя аккумуляторную систему с непрерывной подзарядкой, обеспечивающую 15-минутные импульсы тяги. МКС движется по орбите на относительно небольшой высоте и испытывает довольно высокие уровни атмосферного сопротивления , требующие периодического повышения высоты - высокоэффективный двигатель (высокий удельный импульс) для удержания станции был бы ценен, теоретически перезагрузка VASIMR могла бы сократить расходы на топливо по сравнению с нынешними США. 210 миллионов долларов ежегодно до одной двадцатой. [75]Теоретически VASIMR может использовать для обслуживания МКС всего 300 кг газообразного аргона вместо 7500 кг химического топлива - высокая скорость истечения (высокий удельный импульс ) обеспечит такое же ускорение при меньшем количестве топлива по сравнению с химическим топливом. двигательная установка с более низкой скоростью выхлопа, требующая большего количества топлива. [79] Водород вырабатывается на МКС в качестве побочного продукта и выбрасывается в космос.

НАСА ранее работало над двигателем Холла мощностью 50 кВт для МКС, но работы были остановлены в 2005 году [79].

Лунные врата [ править ]

Шлюз предлагаются иметь модуль под названием мощность и Propulsion Element (PPE) , который будет использоваться для выработки электроэнергии для мини-космической станции и ее ионного двигателя малой тяги. Он нацелен на запуск на коммерческом транспортном средстве в январе 2024 года. [80] Он, вероятно, будет использовать усовершенствованную электрическую двигательную установку (AEPS) мощностью 50 кВт (67 л.с.), разрабатываемую в исследовательском центре NASA Glenn Research Center и Aerojet Rocketdyne . [57]

MARS-CAT [ править ]

Миссия MARS-CAT (Марсианский массив ионосферных исследовательских спутников с использованием амбиполярного двигателя CubeSat) представляет собой концептуальную миссию CubeSat с двумя 6U для исследования ионосферы Марса. Миссия будет исследовать его плазменную и магнитную структуру, включая переходные структуры плазмы, структуру магнитного поля, магнитную активность и корреляцию с драйверами солнечного ветра. [50] Двигатель CAT теперь называется ВЧ двигателем и производится Phase Four. [51]

Межзвездный зонд [ править ]

Джеффри А. Лэндис предложил использовать ионный двигатель, работающий от космического лазера, в сочетании с световым парусом для приведения в движение межзвездного зонда. [81] [82]

Популярная культура [ править ]

  • Идея ионного двигателя впервые появилась в книге Дональда Хорнера « На самолете к Солнцу: приключения отважного авиатора и его друзей» (1910). [83]
  • Ионная тяга - главный источник тяги космического корабля Космократор в восточно-германском / польском научно-фантастическом фильме Der Schweigende Stern (1960). [84] Минута 28:10.
  • В эпизоде ​​« Звездного пути » 1968 года , « Мозг Спока », Скотти неоднократно впечатлялся использованием ионной энергии цивилизацией. [85] [86]
  • В фильмах и литературе по « Звездным войнам» упоминаются истребители с двумя ионными двигателями (TIE) .
  • Ионные двигатели появляются как основная форма движения в вакууме для космических кораблей в игре Space Engineers .
  • Ионные двигатели упоминаются как метод космического движения в Марсианском .
  • Ионный привод - силовая установка Starliner - «Авалон» в фильме «Пассажиры» - 2016.
  • Ионный двигатель является основным средством приведения в движение космических кораблей и самолетов в научно-фантастическом сериале Worlds Spinning Round Т. Е. Грина (2005, 2012, 2017).

См. Также [ править ]

  • Усовершенствованная электрическая силовая установка
  • Коллоидный двигатель
  • Сравнение орбитальных ракетных двигателей
  • Движитель космического корабля с электрическим приводом
  • Список космических аппаратов с электродвигателем
  • Двигатель для извлечения поля наночастиц
  • Ядерная электрическая ракета
  • Ядерный импульсный двигатель
  • Плазменный актуатор
  • Плазменный двигатель
  • Движение космического корабля

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ян, Роберт Г. (1968). Физика электрического движения (1-е изд.). Книжная компания McGraw Hill. ISBN 978-0070322448.Перепечатка: Ян, Роберт Г. (2006). Физика электрического движения . Dover Publications. ISBN 978-0486450407.
  2. ^ Jahn, Роберт G .; Choueiri, Эдгар Ю. (2003). «Электродвигатель» (PDF) . Энциклопедия физических наук и технологий . 5 (3-е изд.). Академическая пресса. С. 125–141. ISBN  978-0122274107.
  3. ^ a b c d "Choueiri, Эдгар Ю., (2009) Новый рассвет электрической ракеты Ионный двигатель" .
  4. ^ Б с д е е г Choueiri, Эдгар Y. (2009). «Новая заря электрической ракеты». Scientific American . 300 (2): 58–65. Bibcode : 2009SciAm.300b..58C . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0209-58 . PMID 19186707 . 
  5. ^ "Новый ионный двигатель НАСА бьет рекорды, может доставить людей на Марс" . futurism.com .
  6. ^ Haldenwang, Джим. «Исследование Марса человеком» . Страница науки Джима . Дата обращения 3 мая 2019 .
  7. ^ "Ионное движение - более 50 лет в создании" . Наука @ НАСА . Архивировано из оригинального 27 марта 2010 года.
  8. ^ Choueiri, EY "Критическая история ЭРД: первые 50 лет (1906-1956)" . Проверено 18 октября +2016 .
  9. ^ «Вклад в глубокий космос 1» . НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  10. ^ Cybulski, Рональд Дж .; Shellhammer, Daniel M .; Ловелл, Роберт Р .; Домино, Эдвард Дж .; Котник, Джозеф Т. (1965). «Результаты летных испытаний ионной ракеты SERT I» (PDF) . НАСА . НАСА-TN-D-2718. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  11. ^ a b «Инновационные двигатели - Исследования Гленна Иона по движению решают проблемы космических путешествий 21 века» . Архивировано из оригинального 15 сентября 2007 года . Проверено 19 ноября 2007 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  12. ^ a b c "Испытание космической электрической ракеты II (SERT II)" . Исследовательский центр Гленна НАСА . Архивировано из оригинального 27 сентября 2011 года . Проверено 1 июля 2010 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  13. ^ SERT Архивировано 25 октября2010 г. на странице Wayback Machine в Astronautix (доступ к 1 июля 2010 г.)
  14. ^ "Родные электрические двигатели сегодня" (на русском языке). Новости Космонавтики. 1999. Архивировано из оригинала 6 июня 2011 года.
  15. ^ a b c d Сига, Дэвид (28 сентября 2007 г.). «Ионный двигатель нового поколения устанавливает новый рекорд тяги» . NewScientist . Проверено 2 февраля 2011 года .
  16. ^ Электрическая тяга космического корабля, электрическая против химического движения , ESA Science & Technology
  17. ^ "ЕКА и АНУ совершают прорыв в космических двигателях" (пресс-релиз). ЕКА. 11 января 2006 . Проверено 29 июня 2007 года .
  18. ^ АНА Space Plasma, Power & Propulsion Group (SP3) (6 декабря 2006). «АНУ и ЕКА совершают прорыв в космических силовых установках» . Австралийский национальный университет. Архивировано из оригинального 27 июня 2007 года . Проверено 30 июня 2007 года .
  19. ^ Олесон, SR; Санкович, Дж. М. "Усовершенствованная электрическая тяга Холла для будущего космического транспорта" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 22 января 2004 года . Проверено 21 ноября 2007 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  20. ^ "FEEP - Электродвигатель с автоэмиссией" . Архивировано из оригинала 18 января 2012 года . Проверено 27 апреля 2012 года .
  21. ^ a b c d e Marcuccio, S .; и другие. "Экспериментальные характеристики полевых эмиссионных микродвигателей" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 20 мая 2013 года . Проверено 27 апреля 2012 года .
  22. ^ Маррез-Ридинг, Коллин; Полк, Джей; Мюллер, Юрген; Оуэнс, Ал. «Нейтрализация ионного пучка двигателя в двигателе в режиме реального времени с термоэлектронными и полевыми эмиссионными катодами» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 13 октября 2006 года . Проверено 21 ноября 2007 года . жидкое состояние и поднял хвостовик иглы до кончика, где высокие электрические поля деформируют жидкость, извлекают ионы и ускоряют их до 130 км / с через 10 кВ. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  23. ^ Микеллидес, Павлос Г. «Импульсный индуктивный двигатель (PIT): моделирование и проверка с использованием кода MACH2» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 10 октября 2006 года . Проверено 21 ноября 2007 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  24. ^ Sankaran, K .; Кэссиди, L .; Kodys, AD; Choueiri, EY (2004). «Обзор вариантов движения для грузовых и пилотируемых миссий на Марс» . Летопись Нью-Йоркской академии наук . 1017 (1): 450–467. Bibcode : 2004NYASA1017..450S . DOI : 10.1196 / анналы.1311.027 . PMID 15220162 . S2CID 1405279 . Проверено 18 октября +2016 .  
  25. ^ LaPointe, Майкл Р .; Микеллидес, Павлос Г. «Разработка двигателя большой мощности MPD в Исследовательском центре Гленна НАСА» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 11 октября 2006 года . Проверено 21 ноября 2007 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  26. ↑ Конли, Буфорд Рэй (22 мая 1999 г.). "Использование окружающего газа в качестве топлива для электрического движения на низкой околоземной орбите" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 29 июня 2011 года.
  27. ^ " " В Воронеже двигатель для Марса "в блоге" Перспективные разработки, НИОКРы, изобретения "- Сделано у нас" . Сделано у нас.
  28. ^ Emsellem, Грегори Д. "Разработка безэлектродного двигателя большой мощности" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 15 мая 2008 года . Проверено 21 ноября 2007 года .
  29. ^ a b НАСА запрещает испытание ракеты Ad Astra на космической станции SEN News Ирен Клотц 17 марта 2015 г.
  30. ^ Zyga, Лиза (2009). «Плазменная ракета может добраться до Марса за 39 дней» . Phys.org .
  31. ^ «Меньше топлива, больше тяги: новые двигатели разрабатываются для глубокого космоса». Аругус-Пресс . 128 (48). Овоссо, Мичиган. 26 февраля 1982 г. с. 10.
  32. ^ Чжан, Вену; Лю, Чжэнь; Ян, Ян; Ду, Шию (2016). «Возвращение к движению на основе альфа-распада частиц, близких к скорости света». Прикладное излучение и изотопы . 114 : 14–18. DOI : 10.1016 / j.apradiso.2016.04.005 . PMID 27161512 . 
  33. ^ "Ионная тяга" . Архивировано из оригинального 22 февраля 1999 года .
  34. ^ a b Сонди, Дэвид. «Ионный двигатель НАСА NEXT работает без остановок пять с половиной лет, чтобы установить новый рекорд» . Проверено 26 июня 2013 года .
  35. ^ Шмидт, Джордж R .; Паттерсон, Майкл Дж .; Бенсон, Скотт В. «Эволюционный ксеноновый двигатель НАСА (NEXT): следующий шаг для американских двигателей в дальнем космосе» (PDF) .
  36. ^ a b Херман, Дэниел А. (3–7 мая 2010 г.), «Проект НАСА« Эволюционный ксеноновый двигатель »(СЛЕДУЮЩИЙ), этап оценки пропускной способности ракетного топлива: производительность, эрозия и прогноз срока службы двигателя после 450 кг» (PDF) , 57-е соединение Встреча армии, флота, НАСА и ВВС (JANNAF) , Колорадо-Спрингс, Колорадо, США: НАСА - Исследовательский центр Гленна , данные получены 8 марта 2014 г. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  37. ^ Обзор программы Nuclear Electric Xenon Ion System (NEXIS) (2006). Архивировано 22 мая 2011 г. в Wayback Machine 10 февраля 2006 г. (Полк, Джей Э., Гебель, Дон, Брофи, Джон Р., Битти , Джон, Монхайзер, Дж., Джайлз, Д.) Scientific Commons
  38. ^ Astrium Радиочастотный ионный двигатель, модель RIT-22 EADS Astrium Заархивированного 13 июня 2009, на Wayback Machine
  39. ^ "Двигатель Бусека Холла BHT-8000" (PDF) .
  40. ^ «Статус усовершенствованных систем электрического движения для исследовательских миссий» . Aerojet Rocketdyne - через ResearchGate.
  41. ^ a b c d Сабо, Дж., Робин, М., Пейнтал, Поте, Б., С., Хруби, В., "Исследования топлива в холловских двигателях высокой плотности", 48-я Конференция по совместным двигательным установкам AIAA / ASME / SAE / ASEE и Приложение, AIAA Paper 2012-3853, июль 2012 г.
  42. ^ a b c d Szabo, J .; Pote, B .; Paintal, S .; Робин, М .; Hillier, A .; Branam, R .; Хаффман, Р. (2012). «Оценка рабочих характеристик двигателя залпового двигателя на парах йода». Журнал движения и мощности . 28 (4): 848–857. DOI : 10.2514 / 1.B34291 .
  43. ^ a b c d Szabo, J .; Робин, М .; Paintal, S .; Pote, B .; Hruby, V .; Фриман, К. (2015). «Результаты испытаний йодно-плазменной тяги на 1-10 кВт». IEEE Transactions по науке о плазме . 43 (1): 141–148. Bibcode : 2015ITPS ... 43..141S . DOI : 10.1109 / TPS.2014.2367417 . S2CID 42482511 . 
  44. ^ a b c «Программа мощного электрического движения (HiPEP)» . НАСА . 22 декабря 2008 года Архивировано из оригинала 5 марта 2009 года. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  45. ^ a b c d Джеймс С. Сови и Марис А. Мантениекс. «Оценка производительности и срока службы технологии MPD Arc Thruster» (PDF) . п. 11 . Дата обращения 9 мая 2019 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  46. ^ VASIMR VX-200 Производительность и в ближайшей перспективе сентября Capability для беспилотных полетов на Марс Архивированные 2011-03-11 в Wayback Machine , Тим Гловер, будущее в космических операций (FISO) коллоквиума, 2011-01-19, доступ2011-01- 31.
  47. ^ "Массовое исследование и масштабирование системы космического двигателя VASIMR® с мощностью IEPC-2013-149" (PDF) .
  48. ↑ Майк Уолл (8 июля 2013 г.). «Новый космический двигатель может превратить крошечные кубСаты в межпланетных исследователей» . Space.com . Purch . Проверено 25 июня 2015 года .
  49. ^ a b c "Двигатели PEPL: амбиполярный двигатель CubeSat" . pepl.engin.umich.edu . Мичиганский университет . Проверено 25 июня 2015 года .
  50. ^ a b c «Реализация миссии MARS-CAT» . marscat.space . Колледж естественных наук и математики Хьюстонского университета . Проверено 25 июня 2015 года .
  51. ^ a b c "Этап четвертый: двигательная установка космического корабля, меняющая правила игры" . phasefour.io . Дата обращения 5 июня 2017 .
  52. ^ a b "Двигатель на эффекте Криптона Холла для космических двигателей" . IFPiLM.pl . Архивировано из оригинального 29 января 2014 года . Проверено 29 января 2014 .
  53. ^ "Транспортно-энергетический модуль: новый российский буксир НЭП" . Помимо NERVA . 29 января 2020.
  54. ↑ Тесленко, Владимир (31 августа 2015 г.). «Космические ядерные двигательные установки теперь возможны только в России» . Коммерсантъ .
  55. ^ «Разрушающий физический анализ полых катодов из глубокого космоса. 1 Полетный запасной ионный двигатель, 30 000 часов, ресурс» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 27 февраля 2009 года . Проверено 21 ноября 2007 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  56. ^ «NASA Thruster достигает мира - рекорд 5+ лет эксплуатации» . Проверено 27 июня 2012 года .
  57. ^ a b Обзор разработки и применения усовершенствованной электрической двигательной установки (AEPS) , Дэниел А. Херман, Тодд А. Тофил, Уолтер Сантьяго, Хани Камхави, Джеймс Э. Полк, Джон С. Снайдер, Ричард Р. Хофер , Фрэнк К. Пича, Джерри Джексон и Мэй Аллен, НАСА / TM — 2018-219761 35-я Международная конференция по электрическому движению, Атланта, Джорджия, 8–12 октября 2017 г., дата обращения: 27 июля 2018 г.
  58. ↑ Aerojet Rocketdyne подписывает контракт на разработку усовершенствованной системы электрического движения для НАСА. Пресс-релиз Aerojet Rocketdyne, 28 апреля 2016 г., дата обращения: 27 июля 2018 г.
  59. ^ "Более пристальный взгляд на стационарный плазменный двигатель" (PDF) .
  60. ^ Rocket Propulsion Elements - Sutton & Biblarz 7е издание
  61. Рианна Элгин, Бен (19 ноября 2018 г.). «Этот космический стартап из Кремниевой долины может покрыть атмосферу ртутью» . Bloomberg News . Проверено 19 ноября 2018 .
  62. ^ "SpaceX раскрывает больше информации Starlink после запуска первых 60 спутников" . 24 мая 2019 . Проверено 25 мая 2019 .
  63. ^ а б Sovey, JS; Роулин, ВК; Паттерсон, MJ (май – июнь 2001 г.). "Проекты развития ионного двигателя в Соединенных Штатах: Испытание космической электрической ракеты-1 в дальний космос 1". Журнал движения и мощности . 17 (3): 517–526. DOI : 10.2514 / 2.5806 . ЛВП : 2060/20010093217 .
  64. ^ Страница SERT Архивировано 25 октября 2010 г.на Wayback Machine в Astronautix (доступ к 1 июля 2010 г.)
  65. ^ "Команда Artemis получает награду за спасение космоса" . ЕКА . Проверено 16 ноября 2006 года .
  66. ^ «Спасение в космосе» .
  67. ^ «Электрическая силовая установка может запустить новую коммерческую тенденцию» . Космический полет сейчас.
  68. ^ "Космический полет сейчас | Отчет о запуске Атласа | Спутник связи AEHF 2 продолжает восхождение" . spaceflightnow.com .
  69. ^ "SpaceX раскрывает больше информации Starlink после запуска первых 60 спутников" . 24 мая 2019 . Дата обращения 30 июля 2020 .
  70. ^ «小 惑星 探査 機 は や ぶ さ イ オ ン エ ン ジ ン (Ионные двигатели, использованные на астероидном зонде Хаябуса)» (на японском). КАК ЕСТЬ. Архивировано из оригинального 19 августа 2006 года . Проверено 13 октября 2006 года .
  71. ^ Tabuchi, Хироко (1 июля 2010). "Неисправный космический зонд рассматривается как испытание японской компетентности" . Нью-Йорк Таймс .
  72. ^ The Prius of Space , 13 сентября 2007 г., Лаборатория реактивного движения НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, находящегося в открытом доступе .
  73. ^ «Миссия НАСА на рассвете в пояс астероидов подходит к концу» . НАСА. 1 ноября 2018. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  74. ^ «Начало BepiColombo заканчивается» . ЕКА. 22 октября 2018 . Проверено 1 ноября 2018 года .
  75. ^ a b «Резюме» (PDF) . Компания Ad Astra Rocket. 24 января 2010 г. Архивировано 31 марта 2010 г. из оригинального (PDF) . Проверено 27 февраля 2010 года .
  76. ↑ Клотц, Ирэн (7 августа 2008 г.). «Плазменная ракета может быть испытана на космической станции» . Новости открытия . Проверено 27 февраля 2010 года .
  77. ^ Уиттингтон, Марк (10 марта 2011 г.). «НАСА испытает на МКС плазменную ракету VF-200 VASIMR» . Yahoo . Проверено 27 января 2012 года .
  78. ↑ Мик, Джейсон (11 августа 2008 г.). «Коммерчески разработанный плазменный двигатель скоро будет испытан в космосе» . DailyTech. Архивировано из оригинального 22 февраля 2015 года . Проверено 27 февраля 2010 года .
  79. ^ a b Сига, Дэвид (5 октября 2009 г.). «Ракетная компания испытывает самый мощный в мире ионный двигатель» . Новый ученый . Дата обращения 16 ноября 2019 .
  80. ^ "Отчет № IG-21-004: Управление НАСА программой шлюза для миссий Артемиды" (PDF) . OIG . НАСА . 10 ноября 2020. С. 5–7 . Проверено 28 декабря 2020 .
  81. ^ Лэндис, Джеффри А. (1991). "Межзвездный зонд с питанием от лазера". Бюллетень APS . 36 (5): 1687–1688.
  82. ^ Лэндис, Джеффри А. (1994). «Межзвездный зонд с лазерным приводом» . GeoffreyLandis.com . Архивировано из оригинального 22 июля 2012 года.
  83. ^ "Темы: Ion Drive: SFE: Научно-фантастическая энциклопедия" . sf-encyclopedia.com .
  84. ^ Kruschel, Карстен (2007). Leim für die Venus - Научно-фантастический фильм в ГДР . Heyne Verlag. С. 803–888. ISBN 978-3-453-52261-9.
  85. ^ "Стенограммы Звездного пути - Мозг Спока" . chakoteya.net .
  86. ^ DeCandido, Keith RA (7 июня 2016). «Звездный путь. Пересмотр оригинального сериала:« Мозг Спока » » . tor.com .

Библиография [ править ]

  • Лернер, Эрик Дж. (Октябрь 2000 г.). «Плазменный двигатель в космосе» (PDF) . Промышленный физик . 6 (5): 16–19. Архивировано из оригинального (PDF) 16 марта 2007 года . Проверено 29 июня 2007 года .
  • Электрогидродинамические двигатели (EHDT) RMCybernetics

Внешние ссылки [ править ]

  • Лаборатория реактивного движения / НАСА
  • Лаборатория электрического движения и плазменной техники (CEPPE) государственного университета Колорадо
  • Джеффри А. Лэндис : Межзвездный зонд с лазерным приводом
  • Choueiri, Эдгар Ю. (2009) Новый рассвет электрической ракеты The Ion Drive
  • Революционный ионный двигатель, доставивший космический корабль на Цереру
  • Подсистемы электродвигателя
  • Стационарные плазменные двигатели

Статьи [ править ]

  • "НАСА превосходит" Звездный путь: Ионный драйв в прямом эфире! " The Daily Galaxy 13 апреля 2009 г.
  • "Лучшее космическое устройство: Ионный двигатель НАСА вживую!" The Daily Galaxy , 7 июля 2009 г.
  • Первый экспериментальный ионный двигатель выставлен на выставке Aerospace Discovery в Музее авиации Флориды .