Motor ionic - principiu de funcționare, istorie și perspective. Jet Thrust sau cum funcționează un motor cu reacție ionică

Problema principală în explorarea spațiului cosmic este extrem viteze miciîn aeronavele artificiale. Evoluțiile moderne au, de asemenea, un consum mare de combustibil. Astfel, dacă construiți o rachetă și o lansați, de exemplu, spre Marte și înapoi, atunci nava va fi doar uriașă. Și cea mai mare parte va fi ocupată de combustibil. Aproximativ mai mult de un miliard de tone de înaltă calitate combustibil pentru racheta. Din fericire, o dezvoltare atât de modernă a oamenilor de știință ca un motor ionic va putea rezolva această problemă în viitorul apropiat. Teoretic, cu ajutorul lui, poți accelera până la două sute de kilometri pe secundă. Principalele avantaje pot fi numite tocmai vitezele uriașe dezvoltate și o cantitate mică de combustibil. Pentru funcționarea unei astfel de unități ca motor ionic, sunt necesare doar electricitate și un gaz inert. Cu toate acestea, are și unele dezavantaje, de exemplu, o viteză slabă de accelerare. Acest lucru ne face să ne gândim la multe probleme ale utilizării motorului în prezența câmpurilor gravitaționale.

Motor ionic: principiu de funcționare

Datorită tensiunii înalte, gazul este ionizat într-o cameră specială. Ca rezultat, ionii de gaz încep să fie aruncați din cameră și creează tracțiune. Cu toate acestea, deoarece aceasta este o reacție în lanț, iar forța crește foarte lent și treptat, va dura aproximativ o jumătate de an pentru a accelera până la două sute de kilometri pe secundă. Aproximativ aceeași perioadă de timp se va petrece la frânare. Pe de altă parte, aceste cifre sunt obiectiv foarte mici în comparație cu performanța motoarelor spațiale moderne, care ar trebui să petreacă de douăzeci de ori mai mult timp pentru a obține rezultate de calitate similară. Mai mult, gazul inert ocupă de sute de ori mai puțin spațiu decât combustibilul pentru rachete. Singura problemă care este greu de rezolvat este disponibilitatea energiei electrice. Panourile solare pur și simplu nu vor fi suficiente pentru a alimenta lucruri precum propulsoarele cu ioni, așa că este probabil un reactor nuclear.

Un alt dezavantaj poate fi considerat manevrabilitate redusă. De asemenea, problema principală este problema gravitației. Fiind în câmpul Pământului, motorul pur și simplu nu va funcționa. Pe de altă parte, în spațiul deschis nu există analogi ale unui astfel de dispozitiv precum un motor ionic.

Un pic de istorie și perspectivă

În literatura fantastică, astfel de dispozitive sunt destul de comune. Cu toate acestea, abia în 1960 a fost creat un motor cu ioni de propriile mâini (sau, mai degrabă, de mâinile oamenilor de știință de la NASA). A fost numit un dispozitiv electrostatic cu fascicul larg. Deja la începutul anilor șaptezeci, motoarele electrostatice cu mercur erau testate în spațiul cosmic.

Până la sfârșitul anilor șaptezeci, generatoarele cu efect Hall erau folosite în Uniunea Sovietică. Ca motor principal, ionul a fost folosit pe nava spațială americană în 1998. A fost urmată de o sondă europeană, o japoneză nava spatialaîn 2003. Până în prezent, NASA dezvoltă un proiect celebru numit Prometheus. Pentru el este proiectat un motor ionic super-puternic, care este alimentat de un reactor nuclear.

Motoarele spațiale ale viitorului

Crearea motorului ionic

Continuăm să vorbim despre tipuri de motoare.

Problema mișcării în spațiu se confruntă omenirea încă de la începutul zborurilor orbitale. O rachetă care decolează de la sol consumă aproape tot combustibilul, plus încărcăturile de rapel și etape. Și dacă racheta poate fi încă smulsă de pe pământ, umplând-o cu o cantitate imensă de combustibil, la cosmodrom, atunci în spațiul cosmic nu există pur și simplu nicăieri și nimic de alimentat. Dar după ce intri pe orbită, trebuie să mergi mai departe. Și nu există combustibil.

Și aceasta este principala problemă a astronauticii moderne. Este încă posibil să arunci o navă pe orbită cu o aprovizionare cu combustibil a Lunii, conform acestei teorii, se fac planuri pentru a crea o bază de realimentare pe Lună pentru navele spațiale „pe distanță lungă” care zboară, de exemplu, spre Marte. Dar totul este prea complicat.

Iar soluția problemei a fost creată cu mult timp în urmă, în 1955, când Aleksey Ivanovich Morozov a publicat un articol „Despre accelerația plasmei de către un câmp magnetic”. În ea, el a descris conceptul unui motor spațial fundamental nou.

Dispozitiv cu motor cu plasmă ionică

Principiul de funcționare motor cu plasmă este că fluidul de lucru nu arde combustibil, ca în, ci un flux de ioni accelerat de un câmp magnetic la viteze nebunești.

Sursa de ioni este gazul, de obicei argon sau hidrogen, rezervorul de gaz se află chiar la începutul motorului, de acolo gazul este alimentat în compartimentul de ionizare, se obține plasmă rece care este încălzită în compartimentul următor prin intermediul încălzire prin rezonanță cu ciclotron ionic. După încălzire, plasma de înaltă energie este introdusă în duza magnetică, unde este transformată într-un curent prin intermediul unui câmp magnetic, accelerată și ejectată în mediu inconjurator. Așa se obține tracțiunea.

De atunci, motoarele cu plasmă au dispărut cale mareși împărțite în mai multe tipuri principale, acestea sunt motoare electrotermale, motoare electrostatice, motoare de mare curent sau magnetodinamice și motoare cu impuls.

La rândul lor, motoarele electrostatice sunt împărțite în ioni și plasmă (acceleratoare de particule pe o plasmă cvasi-neutră).

În acest articol vom scrie despre modern motoare ioniceși ei evoluții promițătoare, întrucât în ​​opinia noastră viitorul flotei spațiale este în spatele lor.

Motorul cu ioni folosește xenon sau mercur drept combustibil. Primul propulsor ionic a fost numit propulsor ionic electrostatic cu grilă.

Principiul funcționării sale este următorul:

Ionizatorul este alimentat xenon, care este neutru în sine, dar ionizează atunci când este bombardat de electroni de înaltă energie. Astfel, în cameră se formează un amestec de ioni pozitivi și electroni negativi. Pentru a „filtra” electronii, un tub cu grile catodice este adus în cameră, care atrage electronii către sine.

Ionii pozitivi sunt atrași de sistemul de extracție, care constă din 2 sau 3 grile. Între grile acceptate o mare diferenta potențiale electrostatice (+1090 volți la interior față de - 225 la exterior). Ca urmare a ionilor care cad între grile, aceștia sunt accelerați și aruncați în spațiu, accelerând nava, conform celei de-a treia legi a lui Newton.

Motoare cu ioni rusești. Tuburile catodice îndreptate spre duză sunt clar vizibile pe toate

Electronii prinși în tubul catodic sunt ejectați din motor sub un unghi ușor față de duză și fluxul de ioni. Acest lucru se face din două motive:

În primul rând, pentru ca corpul navei să rămână încărcat neutru, iar în al doilea rând, pentru ca ionii „neutralizați” în acest fel să nu fie atrași înapoi de navă.

Pentru ca motorul cu ioni să funcționeze, sunt necesare doar două lucruri - gaz și electricitate. Cu primul, totul este bine, motorul aparatului interplanetar american Dawn, care a fost lansat în toamna lui 2007, va avea nevoie de doar 425 de kilograme de xenon pentru a zbura timp de aproape 6 ani. Pentru comparație, 7,5 tone de combustibil sunt cheltuite în fiecare an pentru a corecta orbita ISS folosind motoare de rachetă convenționale.

Un lucru rău - motoarele ionice au o tracțiune foarte mică, de ordinul a 50-100 de milinewtoni, ceea ce este absolut insuficient atunci când se deplasează în atmosfera Pământului. Dar în spațiu, unde practic nu există rezistență, motorul ionic poate atinge viteze semnificative în timpul accelerației lungi. Creșterea totală a vitezei pe întreaga durată a misiunii Dawn va fi de ordinul a 10 kilometri pe secundă.

Test de propulsor ionic pentru nava spațială adâncă

Teste recente efectuate companie americană Ad Astra Rocket condusă într-o cameră cu vid a arătat că noua lor rachetă cu magnetoplasmă cu impuls specific variabil VASIMR VX-200 poate produce o forță de până la 5 Newtoni.

A doua problemă este electricitatea. Același VX-200 consumă 201 kW de energie. Panourile solare pur și simplu nu sunt suficiente pentru un astfel de motor. Prin urmare, este necesar să se inventeze noi modalități de obținere a energiei în spațiu. Există două moduri aici - realimentarea bateriilor, de exemplu, tritiu, lansată pe orbită împreună cu nava, sau un reactor nuclear autonom, care va alimenta nava pe tot parcursul zborului.

În al doilea caz, în condițiile spațiului și temperaturile sale scăzute, proiectul unei nave cu un reactor termonuclear la bord pare mai interesant, dar până acum NASA dezvoltă doar un reactor nuclear.

Aceste studii sunt realizate în cadrul proiectului Prometheus. NASA intenționează să lanseze o sondă nucleară în sistemul solar, echipată cu motoare ionice puternice alimentate de un reactor nuclear la bord.

Ultimul videoclip de testare motor ionic VX-200.

Grupul de invenții se referă la un propulsor ionic (ID) pentru o navă spațială și la o metodă de funcționare a acesteia. ID (1) include o cameră de ionizare (2) cu un generator de înaltă frecvență (4) al unui câmp electromagnetic ionizant. Sistemul de accelerare a purtătorului de sarcină (7) are o ecranare (8) și un grătar de accelerare (9). ID este echipat cu un neutralizator (14). Tensiunile înalte pentru sistem (7) și eventual neutralizatorul (14) sunt obținute prin intermediul primelor mijloace (12) care extrag aceste tensiuni din circuitul generator (4). Puterea de înaltă frecvență poate fi luată prin intermediul unor condensatoare sau bobine. Pot fi prevăzute mijloace (22) şi (23) pentru rectificarea şi netezirea tensiunilor. rezultat tehnic Grupul de invenții este crearea unui motor ionic structural mai simplu și mai ieftin, a cărui funcționare asigură fiabilitatea și costuri minime pentru management. 2 n. și 10 z.p. f-ly, 1 bolnav.

Invenția se referă la un propulsor ionic pentru o navă spațială, incluzând un generator de înaltă frecvență pentru crearea unui câmp electromagnetic alternativ utilizat pentru ionizarea combustibilului și un sistem adecvat pentru accelerarea ionilor.

Pentru zborurile spațiale, sistemele de propulsie electrică sunt din ce în ce mai folosite pentru a oferi propulsie sateliților sau sondelor spațiale după ce acestea au fost separate de vehiculul de lansare. În special pentru corectarea orbitei sateliților de comunicații geostaționari (așa-numita menținere pe orbită), se folosesc sisteme de propulsie electrică. Pentru aceasta, sunt utilizate în primul rând sisteme de propulsie ionică și sisteme de propulsie cu plasmă SPT. Ambele tipuri produc împingere prin ejectarea ionilor accelerați. Pentru a preveni încărcarea satelitului, fluxul de ioni ejectat este neutralizat. De regulă, electronii necesari pentru aceasta sunt furnizați de o sursă separată de electroni și sunt introduși în fluxul de ioni prin cuplarea cu plasmă.

În sistemele de propulsie ionică Radio Frequency Ion Thruster (RIT), combustibilul este ionizat de un câmp electromagnetic alternativ și apoi accelerat de un câmp electrostatic pentru a genera forță. După trecerea prin neutralizator, care adaugă din nou electroni la fasciculul de ioni și compensează sarcina spațială pozitivă creată, particulele sunt ejectate sub forma unui fascicul. Funcționarea unui astfel de motor ionic necesită o alimentare cu gaz, un generator de înaltă frecvență pentru a crea un câmp electromagnetic alternativ și surse de înaltă tensiune pentru a crea un câmp care accelerează purtătorii de sarcină. În sistemele de rețea convenționale, pentru a crea un câmp electrostatic care să accelereze ionii, este necesar să se coordoneze tensiunile generatorului de înaltă tensiune și sistemul de rețea pentru a genera forța. Neutralizatorul are nevoie, de asemenea, de cel puțin o sursă de tensiune pentru a neutraliza fasciculul de ioni pozitivi prin intermediul electronilor de la sursa de electroni.

Propulsorul ionic are o structură simplă și fiabilitate ridicată. Cu toate acestea, componentele electronice necesare pentru alimentarea componentelor descrise sunt complexe și costisitoare.

Prin urmare, obiectivul acestei invenții este de a dezvolta un motor ionic pentru o navă spațială, în primul rând un sistem de propulsie RIT, care ar fi mai simplu din punct de vedere structural și mai ieftin de fabricat. Mai mult, un obiect al prezentei invenţii este acela de a furniza o metodă pentru operarea unui propulsor ionic, în special a unui sistem de propulsie RIT, prin care fiabilitatea operaţională poate fi îmbunătăţită şi costurile de control minimizate.

Această problemă este rezolvată prin intermediul motorului ionic, descris în paragraful 1 al formulei, și al metodei corespunzătoare de funcționare a motorului ionic. Din revendicările dependente decurg modele avantajoase.

Obiectul invenției este un motor ionic pentru o navă spațială, care include un generator de înaltă frecvență pentru crearea unui câmp electromagnetic alternativ utilizat pentru ionizarea combustibilului, în principal gaz, și un sistem adecvat pentru accelerarea purtătorilor de sarcină rezultați. Invenţia se caracterizează prin aceea că propulsorul ionic include un prim mijloc pentru obţinerea tensiunilor înalte necesare sistemului de accelerare a purtătorului de sarcină din curenţii şi/sau tensiunile generate de un generator de înaltă frecvenţă pentru a crea un câmp electromagnetic alternativ.

Motorul ionic conform invenției este un sistem de propulsie ionică cu ionizare de înaltă frecvență, în principal radiofrecvență (Radio Frequency Ion Thruster, RIT). Combustibilul este în principal gaz, cum ar fi xenonul. Impulsătorul ionic conform invenţiei are avantajul că, prin simplificarea sistemului de alimentare cu energie, greutatea propulsorului ionic poate fi redusă în comparaţie cu propulsoarele ionice convenţionale. În același timp, fiabilitatea operațională este sporită și costurile de operare sunt minimizate.

Într-un exemplu de realizare constructiv, sistemul de accelerare a purtătorului de sarcină cuprinde un prim grătar, în primul rând un grătar de ecranare, şi cel puţin un al doilea grătar, în primul rând un grătar de accelerare. Daca sistemul de retea are mai mult de cele doua retele mentionate, tensiunea inalta necesara pentru retelele suplimentare se obtine prin intermediul unui prim mijloc din curentii si/sau tensiunile generate de generatorul de inalta frecventa.

În prima implementare constructivă, primul mijloc de selectare a unei părţi din puterea generată de generatorul de înaltă frecvenţă include cel puţin un condensator conectat la generatorul de înaltă frecvenţă.

V alternativă din proiectare, primul mijloc de selectare a unei părți din puterea generată de generatorul de înaltă frecvență include cel puțin o bobină de cuplare conectată la generatorul de înaltă frecvență, la bornele bobinei ale cărei tensiuni necesare sistemului de accelerare, în în special sistemul de rețea, sunt furnizate. În special, cel puțin o bobină de cuplare este realizată sub forma unei înfășurări secundare a transformatorului, care este conectată la bobina generatorului de înaltă frecvență ca înfășurare primară a transformatorului.

Realizat cu posibilitatea de integrare într-un sistem de înaltă frecvență, un transformator de înaltă tensiune asigură tensiunea sistemului de accelerare la ieșire. De asemenea, se poate prevedea ca cel puțin o bobină de cuplare să aibă un robinet sau mai multe prize izolate galvanic de bobina generatorului de înaltă frecvență.

Opţional, un al doilea mijloc poate fi prevăzut pentru redresarea tensiunilor preluate de la generatorul de înaltă frecvenţă pentru sistemul de accelerare (sistem de reţea). În primul rând, redresarea tensiunii este prevăzută pentru sistemul de accelerație al motorului ionic, sursele de ioni, neutralizatoarele sau sursele de electroni.

Mai mult, poate fi oportun să se prevadă un al treilea mijloc pentru netezirea tensiunilor redresate pentru sistemul de acceleraţie. Sistemul de netezire poate fi implementat printr-un circuit de bobine (L) și/sau condensatoare (C) și/sau rezistențe (R). În primul rând, pentru netezire pot fi prevăzute contururi LC, L, C sau RLC. În plus, circuitul bobinelor și/sau condensatoarelor și/sau rezistențelor este, de asemenea, destinat să optimizeze poziția de fază a sistemului de accelerație. Într-un sistem de propulsie ionică RF, pozițiile de fază și tensiune ar trebui, de preferință, să fie ajustate astfel încât fluxul mediu de ioni să se potrivească cu fluxul mediu de electroni. Acesta din urmă, așa cum sa explicat deja la început, poate fi furnizat și de un convertor separat.

Pentru funcționarea corectă a propulsorului ionic, componentele respective trebuie să fie prevăzute cu tensiunea de alimentare corectă. Setarea raportului de tensiune dintre tensiunile corespunzătoare ale sistemului de rețea și tensiunea generatorului de înaltă frecvență în conformitate cu o implementare de proiectare are loc prin intermediul unei cascade de înaltă tensiune care include mai mulți condensatori și diode și/sau prin raportul dintre numărul de spire ale bobinei generatorului de înaltă frecvență și numărul de spire ale bobinei de cuplare. Prin intermediul unei trepte de înaltă tensiune se poate crește tensiunea generată de generatorul de înaltă frecvență. Un astfel de circuit în cascadă este cunoscut și prin termenul „generator de pompă de încărcare”.

Conform unui alt exemplu de realizare preferat, cel puţin un comutator controlabil este prevăzut între generatorul de înaltă frecvenţă şi sistemul de accelerare pentru a controla în timp fluxul purtătorilor de sarcină. Cel puțin un comutator controlabil poate fi realizat ca întrerupător mecanic sau electronic. În primul rând, pot fi furnizate comutatoare cu semiconductori.

V următoarea execuție un al patrulea mijloc este prevăzut pentru schimbarea polarității tensiunilor pe sistemul de rețea pentru extracția și accelerarea ionilor și electronilor. V această execuție este posibil să se renunțe la utilizarea unui redresor conectat în aval de primul mijloc, deoarece polaritatea componentelor sistemului de accelerație se modifică unele față de altele și are loc producția alternativă de electroni și ioni. Este oportun să se aleagă tensiunile sistemului de accelerare în așa fel încât fluxul de ioni să fie de preferință echivalent cu fluxul de electroni. Fazarea componentelor sistemului de accelerație, așa cum sa explicat deja, poate fi influențată de circuite RCL adecvate. Avantaj suplimentar al acestui exemplu de realizare este că un neutralizator separat poate fi omis, simplificând astfel propulsorul ionic.

Într-o variantă de realizare alternativă, propulsorul ionic are un neutralizator, în timp ce tensiunea necesară funcționării sale este preluată din curenții și/sau tensiunile generate de generatorul de înaltă frecvență pentru a crea un câmp electromagnetic alternativ și, în primul rând, este furnizată de primul mijloc. Impulsătorul de ioni conform invenţiei în acest exemplu de realizare asigură că nu există o sursă de tensiune separată pentru operarea convertorului. Acest lucru creează designul simplificat deja explicat cu o masă redusă a sistemului de propulsie ionică.

De asemenea, obiectul invenției este o metodă de operare a unui motor ionic pentru o navă spațială, care include un generator de înaltă frecvență pentru crearea unui câmp electromagnetic alternativ utilizat pentru ionizarea combustibilului și un sistem de rețea cu sistem adecvat accelerarea purtătorilor de sarcină. Conform invenţiei, tensiunile înalte necesare sistemului de accelerare a purtătorului de sarcină sunt obţinute din curenţi şi/sau tensiuni generate de un generator de înaltă frecvenţă pentru a crea un câmp electromagnetic alternativ. Aceleași avantaje sunt asociate cu aceasta așa cum s-a explicat mai sus în legătură cu motorul ionic conform invenției.

O singură figură afișează o vedere schematică secțiune transversală motor ionic conform invenţiei.

Motorul ionic 1 are o cameră de descărcare 2 (ionizator). Un combustibil, cum ar fi gazul xenon, poate fi alimentat în camera de descărcare 2 pentru ionizare printr-o supapă neprezentată la intrarea 3. O bobină 5 înfăşurată în jurul camerei de descărcare 2 împreună cu un generator de înaltă frecvenţă 4 pentru crearea unui câmp electromagnetic alternativ este realizată în interiorul camerei de descărcare 2 pentru ionizarea combustibilului. La capătul camerei de refulare 2 opus orificiului de admisie 3 este prevăzută o ieșire 6. Orificiul de evacuare 6 este alăturat de un sistem de grătare 7, care, ca prim grătare 8, are un grătar de ecranare (ancoră de limită cu plasmă), iar ca al doilea. grătarul 9 are un grătar de accelerare. Pentru funcționarea sistemului de rețea 7, prima rețea 8 necesită tensiune pozitivă, iar a doua rețea 9 - negativă înaltă tensiune. Tensiunea de alimentare pozitivă este preluată de la borna potențială 10 pentru prima rețea 8, iar tensiunea înaltă negativă este preluată de la borna potențială 11 pentru a doua rețea 9.

Impulsătorul ionic 1 prezentat în exemplul de realizare are într-un mod cunoscut un neutralizator 14. Acesta din urmă include o cameră 15, prin orificiul de intrare 17 al cărei gaz, cum ar fi xenonul, este introdus în camera 15. Camera 15 este înconjurată de electrozii 16a, 16b, astfel încât un fascicul de electroni 24 echivalent cu fasciculul de ioni 19 poate fi creat la ieșirea 18 a camerei 15 pentru a neutraliza fasciculul de ioni 19. O tensiune înaltă este aplicată bornelor potențiale 25a. , 25b ai electrozilor 16a, 16b ai neutralizatorului pentru a alimenta neutralizatorul.

Prin schimbarea polarității pe sistemul reticulat 7 al motorului ionic 1, în locul ionilor din camera de descărcare 2, este posibilă și extragerea electronilor și accelerarea acestora prin intermediul sistemului reticulat 7. Prin alegerea adecvată a timpului de extracție a ionilor și electroni și/sau valorile tensiunii la contactele potențiale 10, 11 pentru extracția ambelor faze, puteți seta fluxul de electroni echivalent cu fluxul ionic. În acest caz, puteți abandona neutralizatorul 14.

Astfel, propulsorul de ioni 1, într-un mod cunoscut, include trei zone funcționale: o zonă de producție de ioni 50, o zonă de accelerare a ionilor 52 și o zonă opțională de neutralizare a fasciculului de ioni 54.

Generarea tensiunilor înalte necesare funcționării motorului ionic pentru rețeaua 7 și neutralizatorul opțional 14 are loc nu prin propriile surse de tensiune de alimentare, ci prin intermediul primelor mijloace 12, cu ajutorul cărora tensiunile înalte necesare pentru sistemul de rețea 7 se obțin din curenții și/sau tensiunile generate de generatorul de înaltă frecvență 4 și un neutralizator opțional. În figură, obținerea tensiunilor înalte corespunzătoare este simbolizată de legătura (săgeata 13) dintre generatorul de înaltă frecvență 4 și primul mijloc 12.

Obținerea tensiunilor înalte și asigurarea disponibilității acestora la bornele potențiale 10, 11 și opționale 25a, 25b se poate produce, de exemplu, în așa fel încât o parte din puterea de înaltă frecvență să fie preluată prin intermediul condensatorilor (nefigurați) din bobină. 5 conectat la generatorul de înaltă frecvență 4. În acest exemplu de realizare, aplicat condensatorilor, tensiunea este redresată prin al doilea mijloc de către redresorul 22 și, opțional, netezită prin al treilea mijloc 23. Dacă tensiunea necesară rețelelor 8, 9 al sistemului de rețea 7 este mai mare decât tensiunea preluată de la circuitul de înaltă frecvență, atunci poate fi prevăzut un circuit în cascadă în primul mijloc 12, care include condensatori și diode, care crește tensiunea la valoarea necesară. Un circuit corespunzător poate fi prevăzut, de asemenea, pentru electrozii convertizorului catalitic 16a, 16b.

Alternativ, tensiunile necesare funcționării sistemului de rețea 7 și a neutralizatorului opțional 14 pot fi furnizate de cel puțin o bobină de cuplare (nefigurată), de la robinetele căreia sunt îndepărtate tensiunile necesare sistemului de rețea. Într-o variantă de realizare, de exemplu, un transformator de înaltă tensiune poate fi integrat în sistemul de înaltă frecvență, astfel încât tensiunile necesare pentru sistemul de rețea să fie disponibile la ieșirea acestuia. În același mod, una sau mai multe bobine de cuplare (nefigurate) având unul sau mai multe robinete pot fi plasate direct în camera de descărcare 2. Bobina sau bobinele de comunicare pot fi realizate în așa fel încât să aibă o izolare galvanică față de bobina 5 pentru ionizarea combustibilului. De preferinţă, bobina sau bobinele de cuplare sunt dispuse astfel încât conexiune buna bobine 5 și bobine sau bobine pentru sistemul de rețea 7 sau convertor opțional 14.

Celelalte mijloace 22 şi 23 descrise mai sus pentru redresarea şi netezirea tensiunilor pot fi de asemenea prevăzute cu bobine de cuplare. În orice caz, în cazul unei prize de putere prin bobine, este posibilă o simplificare suplimentară a sistemului de antrenare, deoarece se poate renunța și la rectificarea ulterioară. În acest caz, polaritatea rețelelor 8, 9 ale sistemului de rețele este inversată unul față de celălalt, astfel încât electronii și ionii sunt produși alternativ. În acest caz, tensiunile de pe rețelele 8, 9 trebuie alese astfel încât, de preferință, fluxul de ioni să fie echivalent cu fluxul de electroni. În anumite circumstanțe, este necesar să se potrivească fazarea pe ancora 8 de limită a plasmei și pe rețeaua de accelerație 9, care poate fi influențată de circuitele RCL adecvate (nereprezentate).

V caz general, mijloacele 22 şi 23 pentru îndreptare şi netezire în motorul ionic, care funcţionează fără neutralizatorul 14, pot fi absente. Într-un astfel de motor, prin măsurarea polarității tensiunilor de pe rețelele 8, 9, atât electronii, cât și ionii sunt extrași și accelerați din camera de descărcare 2. Cascadele LC, L, C sau RLC pot fi utilizate pentru a optimiza fazarea pe rețelele 8, 9. De preferință, fazarea și tensiunile ar trebui ajustate astfel încât fluxul ionic mediu să se potrivească cu fluxul mediu de electroni.

Mijloacele de alimentare 12 prezintă schematic două întrerupătoare 20, 21, care pot fi întrerupătoare mecanice sau electronice. Comutatoarele 20, 21 sunt proiectate să mențină grila de ecran 8 și/sau grila de accelerație 9 într-o stare dezactivată, chiar dacă combustibilul din camera de descărcare 2 este ionizat. Dacă este necesar, un singur comutator poate fi prevăzut pentru toate grătarele sistemului de grătare 7.

Pe măsură ce puterea RF crește, cresc și tensiunile la bornele potențiale 10, 11 ale rețelelor 8, 9. Acest lucru este favorabil din punct de vedere ionic, deoarece creșterea densității plasmei, care crește odată cu creșterea puterii RF, necesită, de asemenea, o creștere mai mare. tensiunea de emisie.

Propulsorul ionic conform invenţiei are avantajul că sistemul de alimentare cu energie poate fi mult simplificat. Ca urmare, este posibilă reducerea greutății. În plus, fiabilitatea operațională este crescută și costurile de control sunt minimizate. În plus, este posibil să se realizeze motorul fără un convertor separat. Acest lucru este asigurat prin alimentarea cu tensiune de alimentare, prin care se selectează tensiunile înalte necesare dintre curenții și/sau tensiunile generate de generatorul de înaltă frecvență. În primul rând, tensiunile de alimentare pot fi furnizate pentru rețele de sisteme de propulsie ionică de înaltă frecvență, surse de ioni de înaltă frecvență, neutralizatoare de înaltă frecvență sau surse de electroni de înaltă frecvență.

LISTA DE REFERINTE

1 motor ionic

2 Camera de refulare

3 Intrare

4 Generator de înaltă frecvență

5 Bobina generatorului de înaltă frecvență

6 Priză

7 Sistem grilă

8 Grătar de ecranare/ancoră de limită cu plasmă (primul grătar)

9 Grătar de accelerație (al doilea grătar)

10 Terminal potențial pentru prima rețea 8

11 Terminal potențial pentru a doua rețea 9

12 Mijloace de alimentare cu energie

13 Comunicare (schematică)

14 Convertor

16a, 16b Electrod

17 Intrare

18 priza

19 Curgerea ionilor

20 Comutator

21 Comutator

22 Îndreptat

23 Mai lin

24 Flux electronic

25a, 25b Terminal potențial

50 Producția de ioni

52 Accelerația ionică

54 Neutralizarea fluxului ionic

1. Un motor ionic (1) pentru o navă spațială, inclusiv un generator de înaltă frecvență (4) pentru crearea unui câmp electromagnetic alternativ utilizat pentru ionizarea combustibilului, un sistem adecvat (7) pentru accelerarea purtătorilor de sarcină pentru a crea un câmp electrostatic și un prim mijloc de obținere a tensiunilor înalte necesare sistemului (7) de accelerare a purtătorilor de sarcină, din curenții și/sau tensiunile generate de generatorul de înaltă frecvență (4) pentru a crea un câmp electromagnetic alternativ, primul mijloc (12) pentru selectarea unei părți din puterea generată de generatorul de înaltă frecvență (4) include cel puțin un condensator conectat la generatorul de înaltă frecvență (4), sau cel puțin o bobină de cuplare conectată la generatorul de înaltă frecvență (4), pe bornele bobinei cărora sunt prevăzute tensiuni înalte necesare sistemului de accelerare (7).

2. Impulsor ionic conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că sistemul de accelerare a purtătorului de sarcină cuprinde o primă reţea, în principal de ecranare, şi cel puţin o secundă, în principal, de accelerare.

3. Propulsor ionic conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că cel puţin o bobină de cuplare este realizată sub forma unei înfăşurări secundare a transformatorului, care este conectată la bobina generatorului de înaltă frecvenţă (4) ca şi în cazul înfăşurării primare. a transformatorului.

4. Motor ionic conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că cel puţin o bobină de cuplare are un robinet sau mai multe prize izolate galvanic de bobina generatorului de înaltă frecvenţă (4).

5. Motor ionic conform revendicării 3, caracterizat prin aceea că cel puţin o bobină de cuplare are un robinet sau mai multe prize izolate galvanic de bobina generatorului de înaltă frecvenţă (4).

6. Propulsor ionic conform revendicării 1, în care un al doilea mijloc (22) este prevăzut pentru redresarea tensiunilor preluate de la generatorul de înaltă frecvenţă (4) pentru sistemul de acceleraţie (7).

7. Propulsor ionic conform revendicării 6, în care un al treilea mijloc (23) este prevăzut pentru netezirea tensiunilor redresate pentru sistemul de accelerare (7).

8. Motor ionic conform revendicării 1, în care setarea raportului dintre tensiunile sistemului de accelerație (7) și tensiunea generatorului de înaltă frecvență (4) are loc printr-o cascadă de înaltă tensiune, incluzând mai mulți condensatori. și diode și/sau raportul necesar dintre numărul de spire ale bobinei generatorului de înaltă frecvență (4) și numărul de spire ale bobinei de cuplare.

9. Motor ionic conform revendicării 1, în care cel puţin un comutator controlabil (20, 21) este prevăzut între generatorul de înaltă frecvenţă (4) şi sistemul de accelerare (7) pentru separarea tensiunii de alimentare.

10. Impulsător ionic conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că un al patrulea mijloc este prevăzut pentru modificarea polarităţii tensiunilor de pe sistemul de accelerare (7) pentru a extrage şi accelera ionii şi electronii.

11. Impulsor ionic conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că propulsorul ionic (1) are un neutralizator separat (14) alimentat cu o tensiune obţinută în principal prin intermediul primului mijloc (12) din curenţii şi/sau tensiunile generate de generator de înaltă frecvență (4) pentru a crea un câmp electromagnetic alternativ.

12. O metodă de operare a unui motor ionic (1) pentru o navă spațială, incluzând un generator de înaltă frecvență (4) pentru crearea unui câmp electromagnetic alternativ utilizat pentru ionizarea combustibilului și un sistem de rețea (7) cu un sistem adecvat (8, 9) pentru accelerarea purtătorilor de sarcină, caracterizată prin aceea că tensiunile înalte necesare sistemului de accelerare a purtătorului de sarcină sunt obținute din curenți și/sau tensiuni generate de generatorul de înaltă frecvență (4) pentru a crea un câmp electromagnetic alternativ, și cel puțin un condensator este utilizat pentru a selecta o parte din puterea generată de generatorul de înaltă frecvență (4), conectată la generatorul de înaltă frecvență (4), sau cel puțin o bobină de cuplare conectată la generatorul de înaltă frecvență (4), pe bobină bornele cărora sunt prevăzute tensiunile înalte necesare sistemului de accelerare (7).

Brevete similare:

Invenția se referă la un propulsor cu jet de plasmă cu efect Hall utilizat pentru deplasarea electrică a sateliților. Plasma motor turboreactor bazat pe efectul Hall conține canalul inel principal de ionizare și accelerare.

Invenția se referă la mijloace reactive deplasându-se în principal în spațiul liber. Mijlocul de mișcare propus conține un corp (1), încărcătură utilă(2), un sistem de control și cel puțin un sistem inel de magneți supraconductori de focalizare-deflectare (3).

Invenția se referă la tehnologii de fascicul și poate fi utilizată pentru a compensa (neutraliza) sarcina spațială a unui fascicul de ioni pozitivi ai motoarelor electrice de rachete, în special, pentru utilizarea în sistemele de propulsie ale micro- și nanosateliților.

Invenţia se referă la domeniul motoarelor cu plasmă. Dispozitivul conține cel puțin un canal inelar principal (21) de ionizare și accelerare, în timp ce canalul inelar (21) are un capăt deschis, un anod (26) situat în interiorul canalului (21), un catod (30) situat în exteriorul canalului (21). canal la ieșire, un circuit magnetic (4) pentru a crea un câmp magnetic în parte a canalului inelar (21).

Invenția se referă la un motor de rachetă electric cu o deriva de electroni închisă. Un motor electric de rachetă cu o deriva de electroni închisă conține un canal inelar principal de ionizare și accelerare, cel puțin un catod gol, un anod inelar, un tub cu un colector pentru alimentarea anodului cu gaz ionizat și un circuit magnetic pentru crearea unui câmp magnetic în canalul inelar principal.

Motoarele de rachete moderne fac față bine sarcinii de lansare a echipamentelor pe orbită, dar sunt complet nepotrivite pentru călătoriile spațiale pe termen lung. Prin urmare, de mai bine de un deceniu, oamenii de știință au lucrat la crearea unor motoare spațiale alternative care ar putea accelera navele spre viteze record. Să ne uităm la șapte idei principale din acest domeniu.

EmDrive

Pentru a vă mișca, trebuie să vă îndepărtați de ceva - această regulă este considerată unul dintre stâlpii de neclintit ai fizicii și ai astronauticii. Pe ce să construiți în mod specific - din pământ, apă, aer sau curent cu jet gazul, ca și în cazul motoarelor rachete, nu este atât de important.

Un experiment de gândire binecunoscut: imaginați-vă că un astronaut a intrat în spațiul cosmic, dar cablul care îl lega de navă s-a rupt brusc și omul începe să zboare încet. Tot ce are este o cutie de instrumente. Care sunt acțiunile lui? Răspuns corect: trebuie să arunce uneltele departe de navă. Conform legii conservării impulsului, o persoană va fi aruncată departe de unealtă cu exact aceeași forță ca și instrumentul de la persoană, așa că se va deplasa treptat către navă. Acesta este jet-thrust - singurul cale posibilă mutați în spațiul gol. Adevărat, EmDrive, după cum arată experimentele, are unele șanse să respingă această afirmație de nezdruncinat.

Creatorul acestui motor este inginerul britanic Roger Schaer, care și-a fondat propria companie Satellite Propulsion Research în 2001. Designul EmDrive este foarte extravagant și are forma unei găleți de metal, sigilat la ambele capete. În interiorul acestei găleți se află un magnetron care emite unde electromagnetice - la fel ca într-un cuptor cu microunde convențional. Și se dovedește a fi suficient pentru a crea o tracțiune foarte mică, dar destul de vizibilă.

Autorul însuși explică funcționarea motorului său prin diferența de presiune a radiației electromagnetice la diferite capete ale „găleții” - la capătul îngust este mai mică decât la cel lat. Acest lucru creează o împingere îndreptată spre capătul îngust. Posibilitatea unei astfel de operațiuni a motorului a fost contestată de mai multe ori, dar în toate experimentele, instalația lui Shaer arată prezența împingerii în direcția dorită.

Printre experimentatorii care au testat „găleată” Schaer, organizații precum NASA, Universitatea Tehnică din Dresda și Academia Chineză de Științe. Invenția a fost testată într-o varietate de condiții, inclusiv în vid, unde a arătat o forță de 20 micronewtoni.

Acesta este foarte mic în comparație cu motoarele cu reacție chimice. Dar, având în vedere că motorul Shaer poate funcționa pentru o perioadă de timp arbitrar, deoarece nu are nevoie de combustibil (bateriile solare pot furniza magnetronul), este potențial capabil să accelereze navele spațiale la viteze enorme, măsurate ca procent din viteza luminii.

Pentru a demonstra pe deplin eficiența motorului, este necesar să efectuați mai multe măsurători și să scăpați de efectele secundare care pot fi generate, de exemplu, de câmpurile magnetice externe. Cu toate acestea, sunt deja prezentate explicații alternative posibile pentru forța anormală a motorului Shaer, care, în general, încalcă legile obișnuite ale fizicii.

De exemplu, sunt propuse versiuni în care motorul poate crea forță datorită interacțiunii cu vidul fizic, care la nivel cuantic are energie diferită de zero și este umplut cu particule elementare virtuale care se nasc și dispar în mod constant. Cine se va dovedi în cele din urmă a avea dreptate - autorii acestei teorii, însuși Shaer sau alți sceptici, vom afla în viitorul apropiat.

velă solară

După cum am menționat mai sus, radiația electromagnetică exercită presiune. Aceasta înseamnă că teoretic poate fi transformat în mișcare - de exemplu, cu ajutorul unei pânze. Așa cum navele din epocile trecute prindeau vântul în pânzele lor, nava spațială a viitorului ar prinde soarele sau orice altă lumină a stelelor în pânzele lor.

Problema este însă că presiunea luminii este extrem de scăzută și scade odată cu creșterea distanței de la sursă. Prin urmare, pentru a fi eficientă, o astfel de velă trebuie să aibă o greutate foarte mică și o suprafață foarte mare. Și acest lucru crește riscul de distrugere a întregii structuri atunci când întâlnește un asteroid sau alt obiect.

Încercările de a construi și de a lansa nave solare în spațiu au avut deja loc - în 1993 Rusia a testat o velă solară pe nava spațială Progress, iar în 2010 Japonia a testat-o ​​cu succes în drumul său către Venus. Dar nicio navă nu a folosit încă vela ca principală sursă de accelerație. Ceva mai promițător în acest sens este un alt proiect - o velă electrică.

vela electrica

Soarele emite nu numai fotoni, ci și particule de materie încărcate electric: electroni, protoni și ioni. Toate formează așa-numitul vânt solar, care în fiecare secundă transportă aproximativ un milion de tone de materie de pe suprafața stelei.

Vântul solar se extinde pe miliarde de kilometri și este responsabil pentru unele dintre fenomenele naturale de pe planeta noastră: furtunile geomagnetice și aurora boreală. Pământul este protejat de vântul solar prin propriul său câmp magnetic.

Vântul solar, ca și vântul aerian, este destul de potrivit pentru călătorii, trebuie doar să-l faci să sufle în pânze. Proiectul unei pânze electrice, creat în 2006 de omul de știință finlandez Pekka Janhunen, în exterior are puține în comun cu cel solar. Acest motor este format din mai multe cabluri lungi și subțiri, similare spițelor unei roți fără jantă.

Datorită tunului de electroni care emite împotriva direcției de deplasare, aceste cabluri dobândesc un potențial încărcat pozitiv. Deoarece masa unui electron este de aproximativ 1800 de ori mai mică decât masa unui proton, forța creată de electroni nu va juca un rol fundamental. Nici electronii vântului solar nu sunt importanți pentru o astfel de velă. Dar particulele încărcate pozitiv - protoni și radiații alfa - vor fi respinse din cabluri, creând astfel împingerea jetului.

Deși această forță va fi de aproximativ 200 de ori mai mică decât cea a unei vele solare, Agenția Spațială Europeană a devenit interesată. Faptul este că o velă electrică este mult mai ușor de proiectat, fabricat, implementat și operat în spațiu. În plus, cu ajutorul gravitației, vela vă permite și să călătoriți la sursa vântului stelar, și nu doar departe de aceasta. Și, deoarece suprafața unei astfel de pânze este mult mai mică decât cea a soarelui, este mult mai puțin vulnerabilă la asteroizi și la resturile spațiale. Poate că vom vedea primele nave experimentale pe o velă electrică în următorii câțiva ani.

motor ionic

Fluxul de particule încărcate de materie, adică ioni, este emis nu numai de stele. Gazul ionizat poate fi creat și artificial. În mod normal, particulele de gaz sunt neutre din punct de vedere electric, dar atunci când atomii sau moleculele sale pierd electroni, se transformă în ioni. În masa sa totală, un astfel de gaz încă nu are încărcătură electrică, dar particulele sale individuale devin încărcate, ceea ce înseamnă că se pot mișca într-un câmp magnetic.

Într-un propulsor ionic, un gaz inert (de obicei este folosit xenon) este ionizat de un flux de electroni de înaltă energie. Ei scot electronii din atomi și dobândesc o sarcină pozitivă. În plus, ionii rezultați sunt accelerați într-un câmp electrostatic la viteze de ordinul a 200 km/s, care este de 50 de ori mai mare decât viteza de ieșire a gazului din motoarele cu reacție chimice. Cu toate acestea, propulsoarele moderne de ioni au o tracțiune foarte mică - aproximativ 50-100 de milinewtoni. Un astfel de motor nici nu s-ar putea deplasa de pe masă. Dar are un plus serios.

Impulsul specific ridicat poate reduce semnificativ consumul de combustibil al motorului. Pentru a ioniza gazul, energia obtinuta din panouri solare, astfel încât motorul ionic este capabil să funcționeze foarte mult timp - până la trei ani fără întrerupere. Pentru o astfel de perioadă, va avea timp să accelereze nava spațială la viteze la care motoarele chimice nu au visat niciodată.

Propulsoarele ionice au cutreierat sistemul solar de mai multe ori ca parte a diferitelor misiuni, dar de obicei ca auxiliare, nu primare. Astăzi, ca o posibilă alternativă la motoarele ionice, se vorbește din ce în ce mai mult despre motoarele cu plasmă.

Motor cu plasmă

Dacă gradul de ionizare al atomilor devine ridicat (aproximativ 99%), atunci o astfel de stare agregată a materiei se numește plasmă. Starea plasmatică poate fi atinsă numai când temperaturi mari prin urmare, în motoarele cu plasmă, gazul ionizat este încălzit la câteva milioane de grade. Încălzirea se realizează folosind o sursă de energie externă - panouri solare sau, mai realist, un mic reactor nuclear.

Plasma fierbinte este apoi aruncată prin duza rachetei, producând o forță de zece ori mai mare decât într-un propulsor ionic. Un exemplu de motor cu plasmă este proiectul VASIMR, care se dezvoltă încă din anii 1970. Spre deosebire de motoarele cu ioni, motoarele cu plasmă nu au fost încă testate în spațiu, dar sunt asociate cu așteptări mari. Este motorul cu plasmă VASIMR care este unul dintre principalii candidați pentru zborurile cu echipaj către Marte.

Motor de fuziune

Oamenii au încercat să îmblânzească energia fuziunii termonucleare încă de la mijlocul secolului al XX-lea, dar până acum nu au reușit să o facă. Cu toate acestea, fuziunea termonucleară controlată este încă foarte atractivă, deoarece este o sursă de energie enormă obținută din combustibil foarte ieftin - izotopi de heliu și hidrogen.

În prezent, există mai multe proiecte de proiectare a unui motor cu reacție alimentat prin fuziune termonucleară. Cel mai promițător dintre ele este considerat a fi un model bazat pe un reactor cu plasmă magnetică. Un reactor termonuclear într-un astfel de motor ar fi o cameră cilindrică nepresurizată, care măsoară 100–300 de metri lungime și 1–3 metri în diametru. Combustibilul trebuie furnizat în cameră sub formă de plasmă la temperatură înaltă, care, la o presiune suficientă, intră într-o reacție de fuziune nucleară. Bobinele unui sistem magnetic situat în jurul camerei ar trebui să împiedice această plasmă de contactul cu echipamentul.

Zona de reacție termonucleară este situată de-a lungul axei unui astfel de cilindru. Cu ajutorul câmpurilor magnetice, plasma extrem de fierbinte curge prin duza reactorului, creând o forță extraordinară, de multe ori mai mare decât cea a motoarelor chimice.

Motor de antimaterie

Toată materia din jurul nostru este formată din fermioni - particule elementare cu un spin semiîntreg. Acestea sunt, de exemplu, cuarcii care formează protoni și neutroni în nucleele atomice, precum și electroni. Fiecare fermion are propria sa antiparticulă. Pentru un electron este un pozitron, pentru un cuarc este un antiquarc.

Antiparticulele au aceeași masă și același spin ca „tovarășii” lor obișnuiți, diferind prin semnul tuturor celorlalți parametri cuantici. Teoretic, antiparticulele sunt capabile să alcătuiască antimaterie, dar până acum, antimateria nu a fost înregistrată nicăieri în Univers. Pentru știința fundamentală, este o mare întrebare de ce nu există.

Dar în laborator, puteți obține o anumită cantitate de antimaterie. De exemplu, recent a fost efectuat un experiment care compară proprietățile protonilor și antiprotonilor care au fost stocați într-o capcană magnetică.

Când antimateria și materia obișnuită se întâlnesc, are loc un proces de anihilare reciprocă, însoțit de un val de energie colosală. Deci, dacă luăm un kilogram de materie și antimaterie, atunci cantitatea de energie eliberată în timpul întâlnirii lor va fi comparabilă cu explozia Bombei țarului, cea mai puternică bombă cu hidrogen din istoria omenirii.

Mai mult, o parte semnificativă a energiei va fi eliberată sub formă de fotoni ai radiației electromagnetice. În consecință, există dorința de a folosi această energie pentru călătoriile în spațiu prin crearea unui motor fotonic similar cu o velă solară, numai în acest caz lumina va fi generată de o sursă internă.

Dar pentru a utiliza eficient radiația într-un motor cu reacție, este necesar să se rezolve problema creării unei „oglinzi” care să poată reflecta acești fotoni. La urma urmei, nava trebuie cumva să se îndepărteze pentru a crea forță.

Nu material modern pur și simplu nu va rezista radiațiilor născute în cazul unei astfel de explozii și se va evapora instantaneu. În romanele lor științifico-fantastice, frații Strugatsky au rezolvat această problemă creând un „reflector absolut”. V viata reala nu s-a făcut încă nimic de acest gen. Această sarcină, precum și problemele de creare a unei cantități mari de antimaterie și stocarea sa pe termen lung, este o chestiune pentru fizica viitorului.

Omul a mers în spațiu datorită motoare rachete pe combustibili lichizi și solizi. Dar au pus sub semnul întrebării și eficiența zborurilor spațiale. Pentru ca unul relativ mic să se „prindă” măcar de el, acestea sunt instalate deasupra unui vehicul de lansare de dimensiuni impresionante. Și racheta în sine, de fapt, este un rezervor zburător, partea leului din greutatea căruia este rezervată combustibilului. Când tot este folosit până la ultima picătură, la bordul navei rămâne o cantitate slabă.

Pentru a nu cădea pe Pământ, acesta își ridică periodic orbita cu impulsuri.Combustibilul pentru ei - aproximativ 7,5 tone - este livrat de nave automate de mai multe ori pe an. Dar o astfel de realimentare nu este așteptată în drum spre Marte. Nu este timpul să ne luăm rămas bun de la circuitele învechite și să acordăm atenție unui motor ionic mai avansat?

Pentru ca acesta să funcționeze, nu sunt necesare cantități nebunești de combustibil. Doar gaz si electricitate. Electricitatea din spațiu este generată prin captarea luminii emise de soare de către panourile solare. Cu cât mai departe de stea, cu atât puterea lor este mai mică, așa că va trebui să folosiți mai mult și gazul intră în camera de ardere primară, unde este bombardat de electroni și ionizat. Plasma rece rezultată este trimisă să se încălzească și apoi - la duza magnetică, pentru accelerare. Motorul ionic ejectează plasma fierbinte din el însuși la viteze inaccesibile pentru motoarele de rachete convenționale. Și primește impulsul de care are nevoie.

Din păcate, propulsoarele ionice au o forță atât de slabă încât nu pot ridica o navă spațială de pe suprafața Lunii, ca să nu mai vorbim de o lansare la sol. Acest lucru poate fi văzut cel mai clar dacă comparăm cele două nave care merg pe Marte. O navă cu propulsie lichidă își va începe zborul după câteva minute de accelerare intensă și va petrece ceva mai puțin timp decelerând în apropierea Planetei Roșii. Nava cu motoare ionice va accelera timp de două luni într-o spirală care se desfășoară încet, iar aceeași operațiune o așteaptă în vecinătatea lui Marte...

Motorul ionic este aceeași țestoasă care îl depășește pe Ahile cu picior iute. După ce am consumat tot combustibilul în câteva minute, motor lichid tăce pentru totdeauna și devine o bucată de fier inutilă. Și plasma poate funcționa ani de zile. Este posibil ca aceștia să fie echipați cu prima navă spațială, care va merge la cea mai apropiată stea de Pământ cu viteza subluminii. Se presupune că zborul va dura doar 15-20 de ani.