Ионный ракетный двигатель

Ионный ракетный двигатель

Ионный ракетный двигатель – ракетный двигатель, являющийся разновидностью электрических ракетных двигателей, рабочим телом которого является ионизированный газ. Конструктивно состоит из нескольких элементов: ионизатор рабочего тела, электростатическая ускоряющая система, система нейтрализации потока рабочего тела.

Первые идеи о возможности использования заряженных частиц для создания тяги были выдвинуты еще К. Э. Циолковским. Об этом же говорил и Годдард в 1906 г. Уже в 1923 г. была предложена первая конструкция ионного двигателя, после которой последовало еще несколько теоретических разработок. Распространенной является схема, использующая контактную ионизацию, появляющуюся при соприкосновении паров рабочего тела, имеющего низкие значения потенциала ионизации, с металлической поверхностью, разогретой до определенной температуры. Ускоряющая система может представлять собой два электрода с зазором около 5 мм, к которым приложена большая разность потенциалов. Нередко применяется схема, в которой в качестве положительного электрода задействованы ионы, что приводит к их ускорению сразу же после образования. Принцип работы ионного двигателя заключается в разгоне ионизированного газа электростатическим полем, в результате чего можно разогнать ионы до 200 км/с, в сравнении с 4 км/с – параметром, характеризующим химические ракетные двигатели. То есть данный тип ракетных двигателей может дать очень хороший удельный импульс, что позволяет существенно сэкономить на расходе реактивной массы газа.

Недостатком является очень слабая тяга, которая не позволяет использовать ионные двигатели в качестве стартовых, но не запрещает применять их в космическом пространстве, где за счет продолжительной работы можно добиться прекрасных значений скорости. Для использования в дальнем космосе необходимо пересмотреть систему поддержки работы двигателя для замены солнечных батарей на ядерные установки. Первый ионный электростатический двигатель был создан в 1960 г. в американском Lewis Research Centre.

В 1970-х гг. ионные двигатели успешно используются Советским Союзом в качестве навигационных двигателей на спутниках «Космос», «Метеор», «Луч». Аппаратом, обладающим маршевыми ионными двигателями, должна стать американская автоматическая станция Dawn, которая предназначена для изучения астероидов.