• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Silnik jonowy

    Przeczytaj także...
    Impuls właściwy – parametr silnika rakietowego w napędzie statków kosmicznych, oznaczany Isp, równy stosunkowi popędu wytworzonej siły ciągu do masy zużytych materiałów (paliwa i utleniacza):Gaz – stan skupienia materii, w którym ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Właściwości te wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu. Wszystkie one cały czas przemieszczają się w przestrzeni zajmowanej przez gaz i nigdy nie zatrzymują się w jednym miejscu. Między cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania dalekozasięgowe, a jeśli, to bardzo słabe. Jedyny sposób, w jaki cząsteczki na siebie oddziałują, to zderzenia. Oprócz tego, jeśli gaz jest zamknięty w naczyniu, to jego cząsteczki stale zderzają się ze ściankami tego naczynia, wywierając na nie określone i stałe ciśnienie.
    Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.
    Silnik jonowy sondy Deep Space 1
    Testy silnika jonowego w laboratorium NASA

    Silnik jonowy (ang. ion engine, ion propulsion system) – rodzaj silnika rakietowego, w którym czynnikiem nośnym są jony rozpędzane w wyniku oddziaływania elektromagnetycznego.

    Był on najwydajniejszym z silników używanych (na rok 2003) w przestrzeni kosmicznej; jego impuls właściwy jest około 10 razy większy niż powszechnie stosowanych chemicznych silników rakietowych.

    Deep Space 1 – bezzałogowa sonda kosmiczna należąca do serii sond Deep Space, wystrzelona 24 października 1998 za pomocą rakiety Delta II. Stanowiła część programu kosmicznego NASA o nazwie New Millennium Program. Głównym celem misji było przetestowanie 12 zaawansowanych technologii, które miały obniżyć koszt i podwyższyć bezpieczeństwo przyszłych misji w kosmosie.Silnik rakietowy – rodzaj silnika odrzutowego, czyli wykorzystującego zjawisko odrzutu substancji roboczej, który nie pobiera w trakcie pracy żadnej substancji z otoczenia. Substancją roboczą mogą być produkty spalania (gazy spalinowe) powstałe przy utlenianiu paliwa (chemiczny silnik rakietowy), przy czym zarówno paliwo rakietowe jak i utleniacz znajdują się w zbiornikach napędzanego urządzenia (tlen nie jest pobierany z atmosfery), dzięki czemu silnik może pracować w dowolnych warunkach, np. w przestrzeni kosmicznej i pod wodą. Mogą nią być też jony rozpędzane elektromagnetycznie (silnik jonowy), plazma, także rozpędzana elektromagnetycznie (silnik plazmowy) lub strumień fotonów gamma (silnik fotonowy). Stosowany najczęściej w rakietach i promach kosmicznych oraz pociskach rakietowych.

    Prace nad silnikiem rozpoczęto w latach 50. XX wieku. Pierwsze wersje wykorzystywały do napędu pary rtęci (Hg). Obecnie powszechnie wykorzystywany jest gaz szlachetny ksenon.

    Energia wyrzucająca gaz z silnika pochodzi z zewnętrznego źródła (najczęściej z baterii słonecznych). Najpierw atomy ksenonu pozbawiane są ładunku ujemnego – zostają przekształcone w jony dodatnie. Następnie są rozpędzane pod wpływem pola elektrycznego lub magnetycznego osiągając prędkość nawet do 36 km/s. Duża prędkość wyrzucanego czynnika daje dużą siłę ciągu przypadającą na jednostkę masy wyrzucanej substancji. Jednak ze względu na małą moc układu zasilającego masa wyrzucanego czynnika nie jest duża, zmniejszając przez to siłę ciągu rakiety. Statek wyposażony w taki silnik porusza się z małym przyspieszeniem.

    NASA (National Aeronautics and Space Administration) (pl. Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej) – agencja rządu Stanów Zjednoczonych odpowiedzialna za narodowy program lotów kosmicznych, ustanowiona 29 lipca 1958 r. na mocy National Aeronautics and Space Act, zastępując poprzednika – National Advisory Committee for Aeronautics. Jest wydziałem Departamentu Obrony USA i jest mu bezpośrednio podległa.Orbita geostacjonarna to orbita okołoziemska, która zapewnia krążącemu po niej satelicie zachowanie stałej pozycji nad wybranym punktem równika Ziemi. Orbita geostacjonarna jest orbitą kołową zawartą w płaszczyźnie równika. Przebiega na wysokości 35 786 km nad równikiem (42 160 km od środka Ziemi). Prędkość ciała na orbicie geostacjonarnej wynosi około 3,08 km/s, a czas okrążenia przez niego Ziemi jest równy 23 godziny 56 minut i 4 sekundy, czyli dokładnie tyle, ile trwa doba gwiazdowa.

    Rodzaje silników jonowych[edytuj kod]

    Silniki jonowe mają wiele różnych typów z których niektóre zostały już użyte, a część jest w fazie badań i koncepcji. Najbardziej znane z nich to:

  • Silnik jonowy elektrostatyczny w użyciu, ale testuje się nowe generacje jak np. HiPEP,DS4G
  • Silnik Halla
  • HDLT w fazie badań
  • VASIMR w fazie badań
  • Wykorzystanie w misjach[edytuj kod]

    Silniki jonowe nie mogą być używane do wyniesienia rakiety z powierzchni Ziemi ponieważ mają za mały ciąg, niezdolny do przezwyciężenia siły grawitacji. Mogą być używane jedynie gdy pojazd znajduje się na orbicie. Silnik jonowy elektrostatyczny wykorzystano do napędu wystrzelonej w 1998 sondy Deep Space 1 lecącej w kierunku komety Borrely'ego. Napęd, zaprojektowany tak, aby pracował przez 200 godzin, w praktyce działał ponad 50 razy dłużej. Silnik Halla z kolei był wykorzystany w sondzie SMART-1 Europejskiej Agencji Kosmicznej. Silniki jonowe służą obecnie jako główny napęd japońskiej sondy Hayabusa i amerykańskiej Dawn.

    Pas Van Allena (pas radiacyjny) – obszar intensywnego promieniowania korpuskularnego, otaczającego Ziemię. Składa się z naładowanych cząstek o wielkiej energii – głównie elektronów i protonów – schwytanych w pułapkę przez ziemskie pole magnetyczne, w którym poruszają się one po trajektoriach zbliżonych do helis, których osie są równoległe do linii pola magnetycznego łączących obydwa ziemskie bieguny magnetyczne. Cząstki te mogą powodować uszkodzenia elektronicznych komponentów satelity przebywającego przez dłuższy czas w strefie oddziaływania pasów Van Allena.Jon – atom lub grupa atomów połączonych wiązaniami chemicznymi, która ma niedomiar lub nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Obojętne elektrycznie atomy i cząsteczki związków chemicznych posiadają równą liczbę elektronów i protonów, jony zaś są elektrycznie naładowane dodatnio lub ujemnie.

    Silnik tego typu posłużył, między innymi, do uratowania misji satelity Artemis, który 13 lipca 2001 został przez rakietę Ariane 5 umieszczony na niewłaściwej orbicie. Pierwsze manewry zmiany orbity wykonano klasycznym napędem chemicznym, ze względu na konieczność szybkiego opuszczenia pasów radiacyjnych Van Allena, zużyto na to 95% paliwa chemicznego. Ostatnie 5 tysięcy kilometrów satelita pokonał używając napędu jonowego. Pod koniec stycznia 2003 Artemis osiągnął docelową orbitę geostacjonarną.

    Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.Helowce (gazy szlachetne) – pierwiastki chemiczne ostatniej, 18 (dawn. 0 lub VIII głównej) grupy układu okresowego. Do pierwiastków tych zalicza się: hel, neon, argon, krypton, ksenon, radon. Prawdopodobnie gazem szlachetnym jest również syntetyczny pierwiastek ununoctium.

    Zobacz też[edytuj kod]

  • jonolot



  • w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Silnik Halla jest to jeden z rodzajów silnika jonowego, w którym jony gazu są przyspieszane polem elektrycznym. Silniki tego typu są wykorzystywane do podtrzymywania właściwej orbity satelitów, zmiany orbity oraz do eksploracji kosmosu. Najbardziej spektakularnym przykładem jego zastosowania był silnik PPS 1350-G wykorzystany do napędzania sondy SMART-1 o impulsie właściwym równym 1640 sekundom.
    Hayabusa (jap. はやぶさ, sokół wędrowny) – sonda kosmiczna wystrzelona 9 maja 2003 r. przez Japońską Agencję Badań Kosmicznych (JAXA) w celu zebrania próbek materii z planetoidy (25143) Itokawa i dostarczenia ich na Ziemię. Itokawa to licząca 294 m szerokości i 535 m długości planetoida należąca do grupy Apollo. Oficjalne oznaczenie Hayabusa to MUSES-C (jap. ミューゼスC, MUSES-C). Sonda weszła na orbitę heliocentryczną w pobliżu Itokawy w połowie września 2005 r., a czujniki pojazdu rozpoczęły skanowanie powierzchni tego ciała niebieskiego. Badania miały określić kształt, prędkość obrotową, topografię, kolor, skład, gęstość oraz historię geologiczną planetoidy. W listopadzie 2005 roku sonda wylądowała na powierzchni planetoidy w celu pobrania dwóch próbek. Kapsuła z próbkami dostarczona została na Ziemię 13 czerwca 2010.
    Energetyka słoneczna – gałąź przemysłu zajmująca się wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego zaliczanej do odnawialnych źródeł energii. Od początku XXI wieku rozwija się w tempie około 40% rocznie. W 2012 roku łączna moc zainstalowanych ogniw słonecznych wynosiła 100 GW (wzrost o 41% w stosunku do 2011 roku, 900% od 2007 roku) i zaspokajały one 0,4% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną.
    Jonolot – elektryczny latawiec, nowoczesny silnik oparty na zjawisku wiatru jonowego, gdy działa w atmosferze, lub wiatru elektronowego, gdy ośrodkiem jest próżnia.
    ARTEMIS (ang. Advanced data Relay and TEchnology MIssion Satellite – satelita zaawansowanego przesyłu danych i technologii; dosłownie „Artemida”) – europejski satelita technologiczny i komunikacyjny, wyniesiony w przestrzeń kosmiczną przez agencję kosmiczną ESA. Jako pierwszy w historii nawiązał laserowe połączenie między dwoma satelitami.
    Helicon Double Layer Thruster (HDLT) – silnik jonowy elektromagnetyczny, który wykorzystuje naturalny proces występowania między obszarami plazmy o różnej charakterystyce dwóch warstw (DL) oddziałujących ze sobą elektrycznie – zjawisko takie występuje w zorzy polarnej. Obecnie silnik ten jest w fazie testowej ESA. Bada się również możliwości stworzenia silnika, który połączyłby koncepcję HDLT z VASIMR.
    SMART-1 (ang. Small Missions for Advanced Research in Technology 1) – bezzałogowa sonda kosmiczna Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), pierwsza księżycowa misja tej agencji. Przeznaczona do testowania nowych technologii, które mają zostać wykorzystane w konstrukcji przyszłych sond kosmicznych. Od listopada 2004 do września 2006 sztuczny satelita Księżyca.

    Reklama