Главная
>
Смешные картинки
>
космос
космос
Подписчиков: 794 Сообщений: 5389 Рейтинг постов: 58,027.4
ионный двигатель космос космический двигатель астрономия космический корабль длиннопост
Ионный двигатель - что это такое?
Ионный двигатель — хорошо отработанная на практике и исторически первая разновидность электрического ракетного двигателя. Недостатком ионного двигателя является малая тяга (например, разгон космического аппарата с весом автомобиля от 0 до 100 км/ч требует больше двух суток непрерывной работы ионного двигателя), которую невозможно увеличить из-за ограничений объёмного заряда.
Однако малый расход топлива (точнее, рабочего тела) и продолжительное время функционирования ионного двигателя (максимальный срок непрерывной работы самых современных образцов ионных двигателей составляет более пяти лет) позволяет за длительный промежуток времени разогнать космический аппарат небольшого веса до приличных скоростей. Сфера применения: управление ориентацией и положением на орбите искусственных спутников Земли (некоторые спутники оснащены десятками маломощных ионных двигателей) и использование в качестве главного тягового двигателя небольшой автоматической космической станции. Характеристики ионного двигателя: потребляемая мощность 1-7 кВт, скорость истечения 20-50 км/с, тяга 20-250 мН, КПД 60-80 %. Рабочим телом является ионизированный газ (аргон, ксенон и т. п.).
Ионному двигателю в настоящее время принадлежит рекорд негравитационного ускорения космического аппарата в космосе без использования жидкостного ракетного двигателя — Deep Space 1 смог увеличить скорость на 4,3 км/с, израсходовав 74 кг ксенона (этот рекорд скорости в ближайшее время планируется превзойти на 10 км/с космическим аппаратом Dawn). Однако ионный двигатель не является самым перспективным типом электроракетного двигателя, поэтому данный рекорд скорости, скорее всего, будет превзойдён холловским или магнитоплазмодинамическим двигателем.
Существует проект межзвёздного зонда с ионным двигателем, получающим энергию через лазер от базовой станции, что дает некоторое преимущество по сравнению с чисто космическим парусом (в настоящее время данный проект неосуществим из-за технических ограничений.
Принцип работы двигателя заключается в ионизации газа и его разгоне электростатическим полем. При этом, благодаря высокому отношению заряда к массе, становится возможным разогнать ионы до очень высоких скоростей (вплоть до 210 км/с по сравнению с 3—4,5 км/с у химических ракетных двигателей). Таким образом, в ионном двигателе можно достичь очень большого удельного импульса. Это позволяет значительно уменьшить расход реактивной массы ионизированного газа по сравнению с расходом реактивной массы в химических ракетах, но требует больших затрат энергии.
В существующих реализациях для поддержки работы двигателя используются солнечные батареи. Но для работы в дальнем космосе такой способ неприемлем. Поэтому уже сейчас для этих целей иногда используются ядерные установки.
Источником ионов служит газ — как правило, аргон или водород. Бак с газом стоит в самом начале двигателя, оттуда газ подаётся в отсек ионизации; получается холодная плазма, которая разогревается в следующем отсеке посредством ионного циклотронного резонансного нагрева. После нагрева высокоэнергетическая плазма подаётся в магнитное сопло, где она формируется в поток магнитным полем, разгоняется и выбрасывается в окружающую среду. Таким образом достигается тяга.
С тех пор плазменные двигатели прошли большой путь и разделились на несколько основных типов — электротермические, электростатические, сильноточные или магнитодинамические и импульсные двигатели. В свою очередь электростатические двигатели делятся на ионные и плазменные (ускорители частиц на квазинейтральной плазме).
Ионный двигатель использует в качестве топлива ксенон или ртуть. Первый ионный двигатель назывался сетчатый электростатический ионный двигатель. В ионизатор подаётся ксенон, который сам по себе нейтрален, но при бомбардировании высокоэнергетическими электронами ионизируется. Таким образом в камере образуется смесь из положительных ионов и отрицательных электронов. Для «отфильтровывания» электронов в камеру выводится трубка с катодными сетками, которая притягивает к себе электроны.
Положительные ионы притягиваются к системе извлечения, состоящей из 2-х или 3-х сеток. Между сетками поддерживается большая разница электростатических потенциалов (+1090 вольт на внутренней против — 225 вольт на внешней). В результате попадания ионов между сетками, они разгоняются и выбрасываются в пространство, ускоряя корабль, согласно третьему закону Ньютона. Электроны, пойманные в катодную трубку выбрасываются из двигателя под небольшим углом к соплу и потоку ионов. Это делается по двум причинам:
чтобы корпус корабля оставался нейтрально заряженным;
чтобы ионы, «нейтрализованные» таким образом не притягивались обратно к кораблю.
Чтобы ионный двигатель работал, нужны всего 2 вещи — газ и электричество.
Недостаток двигателя в его нынешних реализациях — очень слабая тяга (порядка 50-100 миллиньютонов). Таким образом, нет возможности использовать ионный двигатель для старта с планеты, но, с другой стороны, в условиях невесомости, при достаточно долгой работе двигателя, есть возможность разогнать космический аппарат до скоростей, недоступных сейчас никаким другим из существующих видов двигателей. Однако разрабатываются более совершенные и мощные типы электроракетных двигателей (холловский и магнитоплазмодинамический), превосходящие ионный двигатель по величине тяги и, как следствие, конечной скорости космического аппарата.
космос наука и техника Реактор познавательный Марс
"Скиапарелли" всё...
Предполагаемое фото места падения. Предполагается, что черное пятно на снимке — это сам «Скиапарелли», который упал с высоты 2-4 километра на скорости около 300 километров в час. Светлое пятно — это парашют.
В хорошем разрешении фото - здеся
Снимок сделан камерой с низким разрешением. Вскоре это место сфотографируют другой камерой на борту Mars Reconnaissance Orbiter. Качество снимков должно быть лучше.
- Космический аппарат «Скиапарелли» был запущен в марте 2016 года в рамках миссии «Экзомарс». Европейское космическое агентство планировало отработать мягкую посадку, чтобы в 2021 году посадить на Марс марсоход. В результате аппарат отработал почти штатно: он раскрыл парашют, отбросил защитный корпус, отстегнул парашют и включил двигатели. Правда, двигатели проработали всего несколько секунд, вместо запланированной минуты, поэтому аппарат упал с большей высоты, чем задумывалось.
- Пока «Скиапарелли» пытался сесть на Марс, другой прилетевший с ним аппарат — Trace Gas Orbiter — совершал маневр по выходу на орбиту планеты. Trace Gas Orbiter успешно вышел на орбиту, а также получил данные со «Скиапарелли».
- В ЕКА говорят, что первый этап «Экзомарса» удался на 96%, поскольку посадка на этом этапе была не так важна, как вывод аппарата на орбиту. В 2021 году он будет обеспечивать связь с марсоходом.
Реактор познавательный космос звезды галактики черные дыры квазары рекорды песочница
Космические чемпионы.
Полез я тут поинтересоваться, какая самая массивная черная дыра из известных. И как это бывает, давай серфить про все самое-самое в космосе. Вот некоторое из того, что нашел.Самая большая из известных звезд
UY Щита - звезда в созвездии, как ни странно, Щита. Находится от нас на расстоянии 9500 св. лет. Ее диаметр больше диаметра Солнца в 1700 раз или примерно 2,4 млрд. км. Будь она на месте Солнца, фотосферой доставала бы до Сатурна.
Самая массивная, она же самая яркая из известных звезд
RMC 136a1 - звезда в Большом Магеллановом облаке, спутниковой галактике Млечного пути. В 315 (средняя оценка, на самом деле 265-375) раз тяжелее Солнца и в 8 700 000 раз ярче. Это значит, что она светила бы так же ярко как Солнце, если бы была от нас на расстоянии в 3000 раз дальшео Солнца - у самых дальних пределов Солнечной системы, где-то в Облаке Оорта. По совместительству является и одной из самых горячих.
Самая горячая звезда
WR102 - звезда в созвездии Стрельца на расстоянии 20000 световых лет. Не смотря на то, что она почти в 20 раз тяжелее Солнца, ее диаметр в 2,5 раза меньше. Звезда очень плотная и очень быстро вращающаяся - скорость вращения на экваторе около 1000 км/с. Температура поверхности 210 000 градусов. Очень быстро теряет массу из-за сильного солнечного ветра. По оценкам в ближайшие 1500 лет взорвется как сверхновая. На фото не она, просто звезда того же типа - звезда Вольфа-Райе - массивная и горячая.
Самая большая галактика
IC 1101 - эллиптическая галактика, открытая еще Гершелем в 1790 году. Находится на расстоянии около 1 млрд. св. лет, имеет диаметр около 200 000 св. лет. Содержит 100 триллионов звезд - в 250 раз больше, чем на Млечный путь.
Самый яркий квазар и по совместительству самая массивная черная дыра
S5 0014+81 - гигантская эллиптическая галактика с активным ядром, находящаяся от нас на расстоянии 12 млрд. св. лет (реальное расстояние за счет расширения Вселенной, конечно, больше, но проще считать так). Каждый год монстр в центре галактики поглощает примерно 4000 солнечных масс материи, превращая часть ее в излучение мощностью в 10^41 Ватт. В 300 триллионов раз ярче Солнца. Масса черной дыры оценивается примерно в 40 миллиардов солнечных масс. Диаметр ее горизонта событий - 236 миллиардов километров.
В представлении художника:
Самый яркий объект во Вселенной эвер
Гамма всплеск GRB 080319B - гамма всплеск, зарегистрированный в 2008 году на расстоянии 7,5 миллиардов световых лет. Даже квазары, как тот, что выше, с такого расстояния видны только в телескопы. Но этот гамма-всплеск в течение полминуты можно было видеть невооруженным глазом, за что его и прозвали Naked-eye Burst. В течение полминуты этот объект светил в 20 квадриллионов раз (2*10^16) раз ярче Солнца. В 2500 000 раз ярче самой яркой из зарегистрированных сверхновых. Хотя, возможно, сам всплеск был не настолько ярким и все дело в том, что мы попали под узкий конус джета - струи материи, вырывающейся с полюсов умирающей гигантской звезды.
Смоделированный взрыв:
Отличный комментарий!