Ионный двигатель, футуристическая форма движения космического корабля, десятилетиями упоминавшаяся в научно-фантастических романах и фильмах, стала на один шаг ближе к тому, чтобы стать реальностью. 25 сентября Лаборатория реактивного движения завершила 8000-часовые испытания прототипа ксенонового ионного двигателя, что дало зеленый свет первому применению двигателя в полете в дальний космос следующим летом.
Ионный двигатель, также известный как солнечный электрический двигатель, будет использоваться в Deep Space 1 (DS1), первом запуске программы New Millennium, серии миссий, предназначенных для тестирования новых технологий, чтобы они могли можно уверенно использовать в научных миссиях 21 века. DS1, который пролетит мимо Марса, астероида и кометы, проверяя дюжину технологий, должен быть запущен 1 июля.
«Это знаменует собой захватывающий шаг в исследовании дальнего космоса», - объясняет Джек Стоки, руководитель программы НАСА по обеспечению готовности к применению технологии солнечной электрической тяги (NSTAR), которая занимается разработкой ионного двигателя для использования в различных миссиях. «После многих лет размышлений о потенциале этой формы движения мы, наконец, приближаемся к тому дню, когда сможем утвердить солнечную электрическую двигательную установку в качестве предпочтительной двигательной установки для самых дальних миссий завтрашнего дня».
Начавшееся 17 июня 1996 года испытание ионного двигателя на выносливость с самым обширным оборудованием из когда-либо проводившихся, подтвердило предполагаемый срок службы двигателя, который оказался намного выше потребностей миссии DS1, в то время как демонстрируя уровни производительности, которые превзошли все ожидания. Испытания, проводимые в космической среде вакуумной камеры JPL, были рассчитаны на работу на полной мощности в течение нескольких дней, затем отключение и перезапуск, процесс нагрузки повторялся до тех пор, пока не было накоплено 8000 часов работы.
Ионная тяга обеспечивает очень малую тягу, примерно эквивалентную давлению одного листа бумаги, удерживаемого на ладони. Его магия заключается в его выносливости, так как эта низкая тяга медленно меняет скорость корабля с низкой на высокую, что делает его идеальным для длительных миссий. По сравнению с традиционным химическим топливом, солнечная электрическая двигательная установка обеспечивает огромную экономию для будущих миссий в дальнем космосе и на околоземной орбите с большими требованиями к изменению скорости (дельта v)..
Ксенон, тяжелый инертный газ, используемый в качестве топлива для эксперимента DS1, превращается в жуткую голубую дымку, видимую с задней части космического корабля, когда он катапультируется в пространстве.
Ксеноновый ионный двигательDS1, который запускает электрически заряженные атомы из своих двигателей, имеет диаметр всего 29,9 сантиметра (11,8 дюйма). Он питается от более чем 2000 Вт от больших солнечных батарей, предоставленных Организацией по противоракетной обороне.
Настоящая тяга исходит от ускорения и выталкивания положительно заряженных атомов, называемых ионами, начиная примерно с 22.7 миллиграммов (20-тысячных фунта) тяги. В то время как заряженные атомы в большом количестве выбрасываются из двигателя со скоростью более 112 654 километров (70 000 миль) в час, их совокупная масса настолько мала, что на ранних стадиях полета космический корабль перемещается всего на миллиметры в секунду. Однако в конечном итоге он может развивать скорость до 112 976 километров (70 200 миль) в час, по сравнению с 16 737 километрами (10 400 миль) в час для самых быстрых химических двигателей.
После того, как DS1 будет запущен одноразовой ракетой с достаточной мощностью, чтобы избежать земного притяжения, он будет вращаться вокруг Солнца с той же скоростью, что и Земля. Благодаря мощности ионного двигателя скорость космического корабля со временем увеличится до более чем 35 405 километров (22 000 миль) в час, что достаточно для встречи с кометой или астероидом.
В дополнение к самому двигателю, который собирается подразделением Hughes Electron Dynamics Division, Торранс, Калифорния, NSTAR также поставляет блок обработки энергии, блок интерфейса цифрового управления, систему хранения и управления топливом, а также систему диагностики.
Для получения дополнительной информации о миссии DS1 посетите
Разработка ксенонового ионного двигателя поддерживается Управлением космических наук и аэронавтики НАСА, Вашингтон, округ Колумбия. Лаборатория реактивного движения НАСА является подразделением Калифорнийского технологического института, Пасадена, Калифорния.