Iónový motor: Rozdiel medzi revíziami

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Interaktívne prechádzať históriu
← Predchádzajúca úpravaĎalšia úprava →
Smazaný obsah Přidaný obsah
VizuálneWikitext
obrázky
delenie +obr +ref.
Riadok 11: Riadok 11:
*Následne sú ióny vhodným spôsobom urýchlené, najčastejšie:
*Následne sú ióny vhodným spôsobom urýchlené, najčastejšie:
** elektrostaticky
** elektrostaticky
** hallovou silou a magnetickým poľom
** hallovou silou
** magnetoplazmatickým motorom
** pulzne elektrostaticky
**alebo vhodnou kombináciou
*na záver sú vystreľované ióny často neutralizované elektrónovým delom, ktoré vstrekuje prebytočné elektróny do vyfukovaného iónového plynu.<ref name="aldebaran" />
*na záver sú vystreľované ióny často neutralizované elektrónovým delom, ktoré vstrekuje prebytočné elektróny do vyfukovaného iónového plynu.<ref name="aldebaran" />

== Základné typy iónových pohonov ==
[[Súbor:Wfm hall thruster.svg|náhľad|Pohon využívajúci Hallov efekt]]
[[Súbor:Hayabusa2 Ion thruster.jpg|náhľad|Sonda Hayabusa2 s iónovým pohonom]]
Základné typy iónových pohonov delíme na:<ref>{{Citácia elektronického dokumentu | priezvisko = Kousal | meno = Jaroslav | autor = | odkaz na autora = | titul = Fyzikální pohony nejsou scifi | url = https://adoc.pub/fyzikalni-pohony-nejsou-scifi.html | vydavateľ = adoc.pub | dátum vydania = | dátum aktualizácie = | dátum prístupu = 2021-10-19 | miesto = | jazyk = cs}}</ref>
* Elektrostatické pohony
** Iónový motor s vysokonapäťovou urýchľovacou mriežkou
** Iónový motor s Hallovým efektom
** FEEP pohony
* Elektromagnetické (plazmové)
** Pulzné plazmové pohony (PPT)
** Magnetoplazmadynamické pohony
** Plazmové pohony bez elektródy
** Magnetoplazmatický pohon s elektrotermálnym vysokofrekvenčným ohrevom, s variabilným špecifickým impulzom (VASIMR)
** Mikrovlnný elektrotermálny pohon



== Základné rovnice iónových pohonov ==
== Základné rovnice iónových pohonov ==

Verzia z 21:17, 19. október 2021

Iónový motor NSTAR, 2.3 kW
elektrostatický iónový pohon

Iónový motor, alebo iónový pohon je reaktívny motor, ktorý vytvára ťah urýchľovaním a vystreľovaním iónov v protismere zamýšľaného zrýchlenia, za pomoci elektrickej energie. [1] Pre nízky dosahovaný ťah pohonu a teda mimoriadne nízke dosahované zrýchlenia, má obmedzenú špecifickú oblasť použitia. Používa sa najmä pre nepilotované dlhodobé kozmické misie a na dosahovanie vysokých kozmických rýchlostí.[2] Iónové motory dosahujú extrémne vysokú výtokovú rýchlosť paliva, čím dosahujú vysoký špecifický impulz, čo je ich hlavnou výhodou.[3]

Všeobecný princíp funkcie

ABEP, koncept iónového motora využívajúceho vysokú atmosféru.
  • Iónový motor väčšinou používa pracovnú látku, ktorá sa ľahko skladuje, ľahko ionizuje a podľa možnosti minimálne opotrebováva vlastný motor.[2] Existujú však aj moderné koncepcie (napr. ABEP), využívajúce na pohon zozbierané ióny z vysokej atmosféry vo výškach 200 - 1000km nad povrchom Zeme[3]. Takýto koncept funguje podobne ako Bussardov náporový motor, len miesto fúzneho reaktora sú ióny urýchľované konvenčným spôsobom.
  • Ióny sa vhodným spôsobom ionizujú, napríklad tepelne, alebo mikrovlnne.
  • Pre ionizáciu a urýchlenie iónov je potrebný výkonný elektrický zdroj. Spravidla sa používajú solárne panely, alebo rádioizotopový termoelektrický generátor. Uvažujú sa tiež koncepty z jadrovým reaktorom, fúznym reaktorom, alebo s premenou tepelenej energie Slnka, či laseru pomocou stirlingovho motora.[4]
  • Následne sú ióny vhodným spôsobom urýchlené, najčastejšie:
    • elektrostaticky
    • hallovou silou
    • magnetoplazmatickým motorom
  • na záver sú vystreľované ióny často neutralizované elektrónovým delom, ktoré vstrekuje prebytočné elektróny do vyfukovaného iónového plynu.[2]

Základné typy iónových pohonov

Pohon využívajúci Hallov efekt
Sonda Hayabusa2 s iónovým pohonom

Základné typy iónových pohonov delíme na:[5]

  • Elektrostatické pohony
    • Iónový motor s vysokonapäťovou urýchľovacou mriežkou
    • Iónový motor s Hallovým efektom
    • FEEP pohony
  • Elektromagnetické (plazmové)
    • Pulzné plazmové pohony (PPT)
    • Magnetoplazmadynamické pohony
    • Plazmové pohony bez elektródy
    • Magnetoplazmatický pohon s elektrotermálnym vysokofrekvenčným ohrevom, s variabilným špecifickým impulzom (VASIMR)
    • Mikrovlnný elektrotermálny pohon


Základné rovnice iónových pohonov

Za najzákladnejšie rovnice pre iónový pohon považujeme ťah a špecifický impulz, teda výtokovú rýchlosť iónov.[6]

Ťah iónového pohonu môžme vypočítať z výkonu motora a špecifického impulzu:

Kde:

  • F je ťah motora v N,
  • η je účinnosť pohonu
  • P elektrický výkon vo W,
  • Isp je špecifický impulz v sekundách (prevod: napr. Isp=332 s je 3320 m/s)


Za ideálných podmienok je kladným iónom udelená rýchlosť:

Príklady použitia iónových motorov

Príklady použitia iónových motorov
Iónový motor Pohonná látka Napájanie (kW) Isp (m/s) Ťah (mN) Hmotnosť pohonu (kg) Satelit Cieľ satelitu
NSTAR[7] Xenón 2,3 33 000 92 8,33 Deep Space 1
Dawn		 Prelet okolo asteroidu 9969 Braille
Sonda k planetkám Vesta a Ceres.
NEXT[7] Xenón 6,9 41 000 236 13,5 DART mission Test protimeteorickej obrany Zeme
impaktný cieľ 65803 Didymos
X3[8] Xenón, al. Kryptón 102 26 000 5400 230
AEPS[9] Xenón 13,3 29 000 600 25 PPE modul Výstavba lunárnej orbitálnej stanice
Lunar Gateway
ECR[10] Xenón 0,25 30 000 8 59 Hayabusa (4x ECR) Pristátie a návrat vzorky
asteroid 25143 Itokawa


Pozri aj

Referencie

  1. ↑ NewScientist.com a ScienceDaily.com, science.sk. Pokročilý iónový pohon to dotiahne až na Jupiter [online]. novinky.vesmir.sk, 2003-12-11, [cit. 2021-10-12]. Dostupné online.
  2. ↑ a b c PENC, Ondřej. Iontový motor velikosti desetníku [online]. aldebaran.cz, [cit. 2021-10-12]. Dostupné online.
  3. ↑ a b HOUŠKA, Lukáš. ESA představila motor čerpající palivo z atmosféry. Kosmonautix.cz (Jihlava: Dušan Majer), 2018-03-11. Dostupné online [cit. 2021-10-12].
  4. ↑ ZUDELL, Doreen. Stirling Convertor Sets 14-Year Continuous Operation Milestone [online]. nasa.gov, [cit. 2021-10-13]. Dostupné online. (po anglicky)
  5. ↑ KOUSAL, Jaroslav. Fyzikální pohony nejsou scifi [online]. adoc.pub, [cit. 2021-10-19]. Dostupné online. (po česky)
  6. ↑ Základy elektrických pohonov, Dan M. Goebel a Ira Katz. Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and Hall Thrusters [online]. descanso.jpl.nasa.gov, [cit. 2021-10-13]. Dostupné online. (po anglicky)
  7. ↑ a b Iontový motor NSTAR, NEXT, Gridded Ion Thrusters (NEXT-C) [online]. grc.nasa.gov, [cit. 2021-10-13]. Dostupné online. (po anglicky)
  8. ↑ Iónový motor X3, Deep Space Travel: X3 Ion Thruster 2021 update [online]. espressoinsight.com, 2020-11-25, [cit. 2021-10-13]. Dostupné online. (po anglicky)
  9. ↑ Pokročilé elektrické pohony, Jerry Jackson1, Scott Miller2, Joseph Cassady3. 13kW Advanced Electric Propulsion Flight System, Development and Qualification [online]. electricrocket.org, 2019, [cit. 2021-10-13]. Dostupné online. (po anglicky)
  10. ↑ Hayabusa Asteroid Explorer Powered by Ion Engines,ttp://electricrocket.org/IEPC/IEPC-2009-267.pdf
Tento článok je zatiaľ „výhonok“. Pomôž Wikipédii tým, že ho doplníš a rozšíriš.
Zdroj: „https://sk.wikipedia.org/w/index.php?title=Iónový_motor&oldid=7258816“