Attēla kredīts: ESA
Eiropas Kosmosa aģentūras misija SMART-1 izmantos revolucionāro jonu motoru, lai palīdzētu meklēt pierādījumus tam, ka Mēness izveidojās pēc mazākas planētas vardarbīgas sadursmes ar Zemi. Jonu motors darbojas, paātrinot jonizētas gāzes daļiņas nemainīgā plūsmā mēnešus vai pat gadus. Lai arī vilces spēks ir ļoti mazs, tas ir ļoti efektīvs un prasa daļu degvielas, ko izmanto tradicionālās raķetes.
Zinātniskās fantastikas filmu fani zina, ka, ja vēlaties nobraukt nelielu attālumu no savas mājas planētas, jums vajadzētu izmantot apakšgaismas 'jonu piedziņu'. Tomēr vai šāda jonu piedziņas zinātniskā fantastika vai zinātnisks fakts ir?
Atbilde slēpjas kaut kur pa vidu. Jonu motori datēti vismaz ar 1959. gadu. Divi jonu dzinēji tika pārbaudīti pat 1964. gadā ar amerikāņu SERT 1 satelītu - viens bija veiksmīgs, otrs nebija.
Princips ir vienkārši parastā fizika - jūs uzņemat gāzi un jūs to jonizējat, kas nozīmē, ka jūs tai piešķirat elektrisko lādiņu. Tas rada pozitīvi lādētus gāzes jonus kopā ar elektroniem. Jonizētā gāze iet caur elektrisko lauku vai ekrānu motora aizmugurē, un joni atstāj motoru, radot vilci pretējā virzienā.
Ļoti efektīva degviela
Darbojoties kosmosa tiešā vakuumā, jonu motori izšauj propelenta gāzi daudz ātrāk nekā ķīmiskās raķetes strūkla. Tāpēc tie piegādā apmēram desmit reizes lielāku vilci uz vienu izmantotā propelenta kilogramu, padarot tos ļoti “efektīvus degvielu”.
Lai arī jonu motori ir efektīvi, tās ir ļoti zema vilces līmeņa ierīces. Saņemtais spiediena daudzums par izmantoto propelenta daudzumu ir ļoti labs, taču tie nespiež ļoti spēcīgi. Piemēram, astronauti nekad nevarēja tos izmantot planētas virsmas pacelšanai. Tomēr, nonākot kosmosā, viņi varētu tos izmantot manevrēšanai apkārt, ja viņi nesteidzas ātri paātrināties. Kāpēc? Jonu diskdziņi kosmosā var sasniegt lielu ātrumu, taču tiem ir nepieciešams ļoti liels attālums, lai laika gaitā izveidotu šādus ātrumus.
Brīvā laika priekšrocība
Jonu dzinēji nesteidzīgi darbojas ar savu burvju spēku. Elektriskās pistoles paātrina jonus. Ja spēks šim paātrinājumam nāk no kosmosa kuģa saules paneļiem, zinātnieki to sauc par “saules elektrisko piedziņu”. Saules paneļi, kuru lielums parasti tiek izmantots pašreizējos kosmosa kuģos, var piegādāt tikai dažus kilovatus enerģijas.
Tāpēc ar saules enerģiju darbināms jonu dzinējs nevarētu konkurēt ar ķīmiskās raķetes lielo vilci. Tomēr tipiska ķīmiskā raķete deg tikai dažas minūtes, turpretī jonu motors var lēnām darboties vairākus mēnešus vai pat gadus - kamēr vien spīd saule un ilgst propelenta padeve.
Vēl viena maigas vilces priekšrocība ir tā, ka tā ļauj ļoti precīzu kosmosa kuģa vadību, ļoti noderīgu zinātniskām misijām, kurām nepieciešama ļoti precīza mērķa noteikšana.
Nodrošināsim ESA vietu kosmosā
Inženieri pirmo reizi pārbaudīja jonu motoru kā galveno vilces sistēmu, izmantojot NASA misiju Deep Space 1 no 1998. līdz 2001. gadam. ESA misija SMART-1, kuru paredzēts sākt 2003. gada augusta beigās, dosies uz Mēnesi un demonstrēs smalkākas operācijas tāda veida, kāds vajadzīgs turpmākajām tālsatiksmes misijām. Tie apvienos saules elektrisko piedziņu ar manevriem, pirmo reizi izmantojot planētu un pavadoņu smagumu.
SMART-1 nodrošinās Eiropas neatkarību jonu piedziņas izmantošanā. Paredzams, ka citās kosmosa zinātnes misijās tiks izmantoti jonu dzinēji sarežģītiem manevriem Zemes orbītas tuvumā. Piemēram, ESA misija LISA noteiks gravitācijas viļņus, kas nāk no tālā Visuma. ESA turpmākās misijas uz planētām izmantos arī jonu motorus, lai tos nosūtītu ceļā.
Tagad zinātnes fakts
Saules elektriskās piedziņas šodienas realitāte varētu neatbilst sci-fi filmu maģijai ar kosmosa kuģiem, kas peld pa mūsu kino ekrāniem. Tomēr EKA darbs pie SMART-1 un turpmākajām misijām nodrošina, ka jonu piedziņas tagad ir vairāk zinātnisks fakts nekā zinātniskā fantastika.
Oriģinālais avots: ESA ziņu izlaidums
