Европейское космическое агентство и Национальный университет
Австралии успешно завершили испытания новой модели ионного двигателя
для космических аппаратов. Ионные двигатели создают импульс и работают
за счет того, что придают ускорение пучку положительно заряженных
ионов. В настоящее время ЕКА использует такой двигатель на аппарате
SMART-1, осуществляющем исследование Луны.  Dual-Stage 4-Grid во время испытаний Новый
двигатель, по словам разработчиков, более чем в десять раз эффективней
использует топливо, чем двигатель на SMART-1. При использовании
одинакового количества топлива как у SMART-1, космический аппарат с
новым двигателем, сумеет достигнуть не только Луны, но и выйти за
пределы Солнечной системы. Новый экспериментальный двигатель Dual-Stage
4-Grid (DS4G), был спроектирован и построен всего за четыре месяца.
Традиционные ионные двигатели используют три
близкорасположенные перфорированные сетки, содержащие тысячи
миллиметровых отверстий, прикрепленные к камере, содержащей заряженные
частицы. На первую решетку подается высокое напряжение в тысячи вольт,
а вторая работает на низком напряжении. Разница потенциалов между двумя
решетками создает электрическое поле, которое вытягивает ионы из камеры
и ускоряет их. Чем больше разница потенциалов, тем больше скорость
ионов. Однако, при разнице потенциалов около 5000 вольт и выше,
некоторые ионы сталкиваются со второй сеткой, что приводит к
повреждению решетки и, как следствие, к уменьшению долговечности
двигателя.
Двигатель DS4G использует другую концепцию, впервые
предложенную Давидом Фёрном в 2001 году. В новом двигателе используются
четыре решетки, разделенные на две ступени. В первой ступени, две
решетки расположены близко друг к другу и работают при высоком
напряжении и относительно низкой (около 3000 вольт) разности
потенциалов между ними, что позволяет извлекать ионы из камеры, без
риска столкновения с решеткой. Во второй ступени, следующие две решетки
расположены на большем расстоянии ниже по пути ионов, и работают при
низких напряжениях. Большая разница потенциалов двух пар решеток
позволяет придавать ионам более сильное ускорение.
На опытной модели была достигнута разница потенциалов около
30000 вольт, и получен поток частиц, перемещавшейся со скоростью 210000
м/с. Это более, чем в четыре раза больше чем у существующих ионных
двигателей. Это позволяет достичь четырехкратного превосходства в
эффективности использования топлива, уменьшить размеры двигателя или
достичь большей мощности двигателя при таких же размерах. Благодаря
высокому ускорению выходная струя получилась очень узкой, разлет частиц
составил всего 3°, что в пять раз меньше чем было на существующих
системах. Это также уменьшит количество используемого топлива для
корректировки курса корабля.
Ожидается, что эти преимущества позволят двигателям такого
типа работать в космосе в течение десятков тысяч часов. Однако перед
тем как состоится первый старт аппарата с таким двигателем, ему
необходимо будет пройти на земле тысячи часов испытаний в вакуумных
камерах на Земле, сообщает официальный сайт ЕКА.
|
