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 – 1000 km 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:

${\displaystyle F=2{\frac {\eta P}{gI_{\text{sp}}}}}$

Kde:

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

Za ideálných podmienok je kladným iónom udelená rýchlosť:

${\displaystyle v_{iontu}={\sqrt {2\cdot \Delta U\cdot {\frac {Q_{iontu}}{m_{iontu}}}}}}$

Príklady použitia iónových motorov

Referencie

Pozri aj

Kozmonautický portál

• Raketový motor
• Bussardov náporový motor

Tento článok je zatiaľ „výhonok“. Pomôž Wikipédii tým, že ho doplníš a rozšíriš.