ЕКА провело испытание прямоточного ионного двигателя, работающего на воздухе

8 Марта 2018 в 16:30, Николай Хижняк 31 916 просмотров 28

Европейское космическое агентство отчиталось о проведении первого испытания прямоточного ионного двигателя, использующего в качестве топлива воздух из окружающей атмосферы. В опубликованном на официальном сайте агентства пресс-релизе сообщается, что в перспективе подобные двигатели могут быть использованы в небольших спутниках, которые позволят им работать практически неограниченное количество времени на орбите высотой 200 и менее километров.

В основе ионных двигателей лежит принцип ионизации частиц газа и их разгон с помощью электростатического поля. Благодаря конструктивным особенностям частицы газа в таких двигателях разгоняются до значительно больших скоростей, чем в химических двигателях. Ионные двигатели способны создавать гораздо больший удельный импульс и показывают меньший расход топлива, но обладают одним существенным недостатком – создают крайне малую тягу, по сравнению с обычными химическими двигателями. Именно поэтому сейчас ионные двигатели крайне редко используются на практике. Среди последних примеров их использования можно выделить разве что космический аппарат «Dawn», в настоящий момент находящийся на орбите карликовой планеты Цереры, а также аппарат миссии BepiColombo по исследованию Меркурия, которая начнется в конце 2018 года.

Схема прямоточного воздушного ионного двигателя


Стандартная конфигурация используемых сегодня ионных двигателей подразумевает наличие запаса топлива, в качестве которого, как правило, выступает газ ксенон. Но есть и концепция прямоточных ионных двигателей, которая в реальных космических миссиях никогда не применялась. Она отличается от обычных ионных двигателей тем, что в качестве источника топлива выступает не конечный запас газа, который нужно загружать в бак перед запуском, а непосредственно воздух из атмосферы Земли или другого тела, обладающего атмосферой.

В теории небольшой аппарат, оснащенный таким двигателем, сможет практически вечно находиться на низкой орбите с высотой от 150 километров. При этом компенсация атмосферного торможения будет осуществляться тягой двигателя, производящего забор воздуха из этой атмосферы.

Европейское космическое агентство еще в 2009 году запустило спутник GOCE, который благодаря постоянно включенному ионному двигателю с запасом ксенона пробыл на 255-километровой орбите почти пять лет. По результатам эксперимента ЕКА приняло решение заняться разработкой концепта прямоточного ионного двигателя для аналогичных низкоорбитальных спутников.

Газозаборная установка

Тест ионного двигателя с ксеноном в качестве топлива

Испытания прототипа проходили внутри вакуумной камеры. Изначально в установку подавали ускоренный ксенон. В рамках второй части эксперимента в газозаборную систему начали подавать смесь кислорода с азотом, которая имитировала атмосферный состав на высоте 200 километров. В последней части испытаний для проверки работоспособности системы в основном режиме инженеры использовали чистую воздушную смесь.

Тест ионного двигателя с воздухом в качестве топлива

ЕКА провело испытание прямоточного ионного двигателя, работающего на воздухе

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

28 комментариев

  1. misha-el

    В качестве топлива воздух из окружающей атмосферы? На высоте от 200 км ??? Хахаха заврались совсем (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Rillan

      misha-el, 200 км это уже атмосфера. Ну и 200 км это уровень практически безлимитного полёта, читать внимательней надо

    • Loffik

      misha-el, Загули"плотность воздуха на высоте 200км"даже задачки по физике на такой вопрос выдает (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • RikasEpta

      misha-el, Имеется ввиду кислород, на высоте в 200 км его в два раза меньше. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • azamat687

      misha-el, Это реальная технология. По данной тематике исследования идут уже более 10 лет(представленный воздухозаборник, например, был спроектирован ещё 7 лет назад компанией Busek ). Тема называется Air-breathing electric propulsion, можете посмотреть работы по ней на IEPC.
      Что касается баллонов с кислым, то думаю, вы правы отчасти. Плотность атмосферы на 200 км мала для зажигания разряда двигателя(требуется слишком большая электрическая мощность). Поэтому есть смысл использовать и забортный воздух, и воздух из баллонов одновременно. (Увеличевается плотность потока->растет давление->легче зажигается разряд-> уменьшается электрическая мощность)
      И да, это скорее всего не ионный двигатель(нет характерной сетки), а что-то типа СПД-100(на одном из фото присутствует характерный катод, нейтралующий выходной поток ионов)

  2. Rillan

    Глядишь и летающий город уже звучит не такой уж и недостижимой сказкой....

  3. misha-el

    200 км это уже космос вакуум (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • RikasEpta

      misha-el, Читай правильно, использовалась смесь кислорода и азота аналогичная той которая на этой высоте, я тебя удивлю но атомы кислорода присутствуют и на тысяче(!) километров. Ну и вакуум в "глубоком" космосе это миф, потому как в нем хоть и в небольшом количестве но присуюствуют атомы водорода. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • thinking

        RikasEpta, Желательно использовать общепринятые определения слов и терминов.
        https://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/158574/Вакуум
        Большая советская энциклопедия: "Ва́куум (от лат. vacuum — пустота) состояние газа при давлениях значительно ниже атмосферного. Понятие В. применяется обычно к газу, заполняющему ограниченный объём, но нередко его относят и к газу, находящемуся в свободном пространстве, например в космосе."
        ***
        Вакуум бывает низкий, средний, высокий и сверхвысокий.
        Впрочем, почитайте всю статью про вакуум по ссылке, очень познавательно.

  4. misha-el

    Глядишь и земля плоской окажется на самом деле (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • spl44

      misha-el, Во времена холодной войны американцами был разработан самолет-разведчик. Он мог без проблем подниматься до 40 тыс. метров (40 км), думаю для такого низкопотребительного двигателя как ионный на 150-ти километровой высоте вполне хватит воздушной концентрации. Ведь в его работе главное не количество потребляемого газа, а способ его ионизации. Это вам не ракеты на обогащенном навозе штопать и анонсировать.

  5. griga

    Блин, а ведь эти двигатели идут к тому, чтобы выглядеть как в фантастических фильмах про будущее.. Пиу сине-белым световым шлейфом и в гиперпрострснство. :) (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  6. Plazmatron

    Походу не все поняли о чем статья. Если кратко, то новость довольно нейтральная. И двигатели такие давно уже есть и применяются они для компенсации потерь на трение в сильно разряженной атмосфере космоса (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  7. botan

    И когда говорят что летающий город над кислотной планетой это сказка :-)
    И в фильмах, и в играх вы видите :-)
    И можно поднимать грузы на орбиту и держать на определённой высоте.....
    Правила подхода во всем - этого не хватает. Это обучение в РФ не практикуют.....
    Когда есть четкое представление что хочешь - это мечта. Когда видишь путь и работу в мелочах (а из них состоит вся наша жизнь) то и дойти (да как черепаха) можно. А затем оглядываясь можно дойти до идеала с большим результатом.
    (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  8. z0_0b

    Чет совсем напиндрили... Нет там никакого воздуха в кишках, обычные баллоны с кислым..

  9. Viktor12345

    Вот и Европка радует космическими штучками.

  10. zar

    А результат то какой? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • AzzzA

      zar, Боюсь этот ответ доступен только тем кто умеет хоть чуть думать

    • Nikolya

      zar, О конкретном результате можно будет сообщить, когда подобный двигатель запустят на низкую орбиту и он реально станет двигать космический аппарат или хотя бы компенсировать его замедление от трения о разряжённый воздух. Испытание этого двигателя на Земле конечно уже значительный прогресс.

  11. ilik54

    На этом уровне он и не выдаст огромной мощности. Надо переходить на уровень выше, там как раз ионы и другие частицы имеют совсем другие параметры и свойства, они там перемещаются со сверхсветовой скоростью и доходят до состояния суперпозиции на более высоких уровнях. Тогда и аппарат будет перемещаться с такой же скоростью, то есть мгновенно.

  12. VOVANCIK

    Статья на тему: "Как медленно, но уверенно уничтожить атмосферу планеты", или просто "Пожиратель воздуха в действии"

    • Viktor12345

      VOVANCIK, Дык он вроде намного меньше будет "жрать воздух" чем реактивные двигатели.

    • Period

      VOVANCIK, Ни кто ни кого не пожирает. С одной стороны прилетает, с другой вылетает, но с большей скоростью

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.