Ионные двигатели для космических миссий – Учительская газета

Команда российских ученых и инженеров на базе НИИ прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института (МАИ) занялась разработкой ионных двигателей нового поколения. Они предназначены как для орбитальных космических аппаратов, так и для полетов на другие планеты, в том числе и в дальний космос. Одной из причин, ограничивающих перемещение космических аппаратов по Вселенной, является недостаточная мощь их двигателей. Даже самые совершенные из них не позволяют добраться к месту назначения за короткий срок, а порой и выполнять намеченную исследовательскую программу. Тем более это касается потенциальных пилотируемых полетов. Никого не прельщает перспектива проводить в космосе годы, и поэтому разработчики космической техники постоянно ищут способы увеличить мощность двигателей за счет введения различных передовых новшеств.

Так выглядит ионный двигатель

Так, еще в 50‑х годах прошлого столетия NASA разрабатывало проект «Орион», предусматривавший строительство гигантского космического корабля, запускавшегося посредством взрыва находящейся внизу ядерной бомбы. По расчетам разработчиков, корабль, летящий на ядерном импульсе, должен был добраться до Марса всего за три месяца. Проект был заморожен по понятным причинам: во-первых, радиация, которая подействовала бы и на астронавтов, во-вторых, электромагнитный импульс, возникший при запуске, уничтожил бы всю технику на борту корабля… Правда, позднее ядерная энергия, возникающая при распаде плутония, была все же использована для полетов «Вояджера-1», «Вояджера-2» и «Кассини». Однако запасы плутония на земном шаре ограниченны.

В 1988 году аэрокосмический инженер Леик Мирабо предложил идею использования лазерного излучения для космических аппаратов. Аппарат должен был иметь коническую форму, причем лазерный луч должен был выстреливать с узкого конца конуса, где находился параболический отражатель. Это нагревало бы воздух внутри двигателя до 30000 градусов, в результате происходил бы взрыв, создающий тягу.

Что же касается ионной технологии, то именно ее использовал зонд Dawn, запущенный в сентябре 1997 года для изучения карликовых планет Весты и Цереры. Работа таких двигателей основана на бомбардировке атомов ксенона электронами, что приводит к образованию ионов. Их испускают металлические сетки, расположенные в задней части двигателя и заряженные на 1000 вольт. Максимальная скорость, которую удавалось набрать зонду, составила 38600 километров в час. При этом ионные двигатели требуют минимального количества топлива, так как питаются от солнечных батарей. Правда, для перевозки людей скорость остается слишком медленной. Способ больше подходит для транспортировки оборудования и припасов. Это весьма пригодится, если все-таки появятся колонии на Луне и Марсе.

В прошлом году было объявлено о том, что в рамках космической миссии «Психея» впервые будет задействован инновационный двигатель Холла. Космический аппарат, разработанный для NASA спутниковой компанией Maxar, должен был послужить основой для роботизированного корабля, которому предстоит исследовать металлический астероид, возможно, представляющий собой остатки протопланеты, существовавшей на заре образования Солнечной системы. Такой тип ускорителя, как двигатель Холла, впервые использовался для полетов в открытый космос. Эффектом Холла называют возникновение в электрическом проводнике разности напряжений на краях образца, помещенного в поперечное магнитное поле, при протекании тока перпендикулярно этому полю.

Впервые двигатели, работающие на основе данного эффекта, начали применять в 70‑х годах прошлого столетия в СССР. Они относятся к электростатическим ракетным двигателям, но обладают большей тягой, чем стандартные ионные, будучи одного размера с последними. В частности, каждый такой ускоритель способен генерировать в три раза больше тяги, чем ионный двигатель межпланетной станции Dawn. Сегодня их используют для выведения спутников на целевые орбиты, причем не только в России, но и за рубежом. По словам экспертов, без подобной технологии путешествие на Психею вообще стало бы невозможным, так как использование традиционных химических двигателей требует колоссальных объемов финансирования. Новая же разработка позволяет провести исследование астероида сравнительно дешево и уложиться в «бюджетный» миллиард долларов. Как сообщают авторы нового проекта, разрабатываемого сотрудниками МАИ, принцип работы ионных двигателей основан на разгоне ионов полями, когда ускоренные заряженные частицы вылетают из двигателя, тем самым создавая тягу, заставляющую аппарат лететь.

По словам ведущего научного сотрудника НИИ прикладной механики и электродинамики Вартана Абгаряна, ранее никем не изучалась возможность увеличения тяги высокочастотных ионных двигателей «путем изменения гео­метрии основных элементов конструкции».

В настоящее время члены команды исследуют, как изменение разрядной камеры и электронов ионно-оптической схемы может воздействовать на характеристики двигателя. В частности, речь идет об «эффективности использования магнитной защиты стенок разрядной камеры от осаждения заряженных частиц из плазмы». Тяга в таком случае может возрасти на 10-15%, а далее и на 40%. Все расчеты проводятся на инженерной модели плазменного разряда в высокочастотном ионном двигателе. Внутри разрядной камеры формируется плазма, состоящая из атомов, ионов и электронов. Все эти заряженные частицы проходят через электроды ионно-оптической системы, представляющие собой 2-3 тонкие пластины с множеством отверстий, расположенных на расстоянии миллиметра друг от друга. Газы, вылетающие из двигателя, и создают необходимую тягу.

По словам специалистов, у таких проектов огромный потенциал. Например, подобная аппаратура сможет корректировать работу спутников на орбите. Но куда более интересная перспектива – использование двигателя такого типа в ядерном буксире «Зевс», который планируется запустить к другим планетам Солнечной системы.

Основной же вопрос, который сейчас всех волнует: а что будет с международными космическими программами и сотрудничеством России и других стран в области космоса при нынешней обостренной геополитической ситуации? Будет ли сотрудничество продолжено или эти программы станут сворачиваться? И смогут ли отдельные государства вести автономные разработки и исследования? Пока ответить нечего. Но очень хочется надеяться, что высокомощные двигатели, тем более отечественного производства, станут реальностью, а не останутся в проекте.

Ида ШАХОВСКАЯ

Самый эффективный двигатель в космосе

Содержание

1. Преимущества и недостатки обычных двигателей
2. Принцип работы ионного двигателя
3. Откуда берутся ионы
4. Где использовались
5. Поиск решения
6. Альтернативные решения
7. Российские двигатели

Когда мы смотрим на зрелищные пуски космических кораблей, у многих невольно возникает вопрос — почему двигатели в них до сих пор работают на химическом топливе? Неужели взрывать кучу водорода или керосина — это лучшее, что мы можем сделать?

Принцип работы ракет кажутся очень примитивными — берем тонны жидкого или твердого топлива, поджигаем его с помощью окислителя, а затем используем энергию вырывающихся газов, чтобы получить ускорение.

Несмотря на примитивность, такой тип двигателей вполне подходит для своих задач — струя газа дает ракете достаточное ускорение, чтобы преодолеть земное притяжение и выйти в космос. Кроме того, такому двигателю не нужны атмосфера — окислитель ракета несет на своем борту.

Преимущество химического двигателя заключается в том, что он вырабатывает огромное количество энергии за короткое время — как раз то, что нужно, чтобы поднять большое количество груза в космос. Однако критический недостаток этих двигателей заключается в том, что они невероятно неэффективны.

К примеру, ракета-носитель тяжелого класса «Ангара-А5», при стартовой массе 780 тонн, выводит на низкую опорную орбиту 24 тонны полезного груза или на геостационарную около 4 тонн. К тому времени как ракета выходит на заданную орбиту, все топливо в двигателях заканчивается. Конечно, ни о каких маневрах или ускорениях в течение недель или даже месяцев, речи идти не может.

Вполне предсказуемо, что перечисленные недостатки химических ракет, подтолкнули ученых к поиску других принципов работы двигателей, особенно для аппаратов, уже выведенных в открытый космос. И одним из самых удачных вариантов сегодня, является ионный двигатель.

Ионный двигатель

Одна из важнейших характеристик эффективности космического двигателя — скорость выброса вещества. Самая эффективная химическая ракета может выбрасывать горячие газы из сопла со скоростью 5 км/с. Ионные двигатели, могут выбрасывать отдельные атомы со скоростью 90 км/с — такая скорость выброса дает космическому аппарату гораздо более эффективное ускорение.

Лучшие химические ракеты имеют КПД около 35%, в то время как ионные двигатели имеют коэффициент полезного действия 90%.

Принцип работы ионного двигателя

Глядя на то, как работает ионный двигатель, невольно вспоминаешь научную фантастику. Вместо горячих газов ионные ускорители выбрасывают ионы — заряженные частицы вещества, образованные из атомов или молекул, когда те приобретают или теряют один, или несколько электронов.

В случае с ионным двигателем они испускают положительно заряженные ионы, которые потеряли свой электрон. С помощью магнитного поля, двигатель ускоряет их до невероятных скоростей и выбрасывает из сопла, передавая ускорение космическому аппарату.

Откуда берутся ионы

Двигатели создают их, генерируя плазму внутри аппарата. Нейтральные атомы газа, например, ксенона, бомбардируются электронами. Эти столкновения высвобождают еще больше электронов, превращая их в положительно заряженные ионы. Эта плазменная смесь из электронов и положительно заряженных ионов имеет общий нейтральный заряд.

При этом электроны удерживаются в камере, что приводит к еще большей ионизации, в то время как положительные ионы откачиваются через специальную сетку. Когда они проходят через эту сетку, высокое напряжение ускоряет их до 90 км/с. Каждый вылетевший из сопла ион придает крошечное ускорение аппарату.

Вся система работает от солнечных батарей, поэтому нет необходимости в дополнительной системе питания или аккумуляторах, что значительно увеличивает полезную нагрузку аппарата.

Большая проблема заключается в том, что ускорение от ионов действительно крошечное. Тяга ионных двигателей измеряется в миллиньютонах, то есть в тысячных долях ньютона. Это можно сравнить с удержанием листка бумаги в руке — вот какие силы задействованы.

Однако эти двигатели могут непрерывно работать в течение нескольких дней, недель и даже месяцев, ускоряясь и постепенно набирая скорость. У химических ракет, для сравнения, топливо закончилось бы за несколько минут. Поэтому если космический аппарат уже выведен из гравитационного поля планеты, ионный двигатель становится весьма эффективным.

Некоторые космические агентства уже использовали ионные двигатели в своих миссиях в космосе. И хотя разработки велись на протяжении десятилетий, применить их долгое время не решались из-за большого риска.

Где использовались

1 миссия стартовала в 1998 году. НАСА запустило космический аппарат «Deep Space 1», на борту которого испытывалось 12 новых экспериментальных технологий. Например, электроника с низким энергопотреблением, солнечные концентраторы, различные научные приборы и солнечная электрическая двигательная установка. Ионные двигатели аппарата работали в течение огромного количества времени позволив получить информацию о нескольких астероидах, кометах и даже долететь до Марса.

Космический аппарат «Deep Space 1»

После успеха миссии, НАСА предоставило новый аппарат «Dawn» с тремя дополнительными ионными двигателями. Это позволило космическому аппарату выйти на орбиту астероида Веста, произвести наблюдения, свернуть с орбиты и отправится к карликовой планете Церера. При этом топлива в баке аппарата хватит, чтобы посетить еще несколько космических объектов.

Чтобы лучше понять силу ионных двигателей, представьте, что разгон аппарата «Dawn» от 0 до 100 км/ч. занимает примерно 96 часов непрерывной работы. Не самый быстрый современный автомобиль легко наберет эту скорость за 10 секунд.

Космический аппарат «Dawn»

Ионные двигатели использовались для переноса космического аппарата Европейского Космического Агентства «Smart 1» с околоземной орбиты на лунную, а также на японском космическом аппарате «Хаябуса». Этот тип двигателей испытывался на Земле, и успешно выдержал более 5 лет непрерывной работы.

Поиск решения

Как уже упоминалось, основная проблема ионных двигателей заключается в очень малой тяге, однако у ученых уже есть некоторые идеи для ее увеличения.

Первая — значительно увеличить количество электричества и силу магнитного поля, используемого для ускорения ионов. Для этого, вместо солнечных панелей, НАСА рассматривало возможность создания ионного двигателя, работающего на ядерном реакторе. Агентство планировало миссию по изучению ледяных спутников Юпитера. Новый ионный двигатель «NEXIS», работающий на ядерном реакторе, должен был доставить аппарат по очереди: к Ганимеду, Каллисто и, затем, к Европе.

Ионный двигатель «NEXIS»

Космический аппарат планировалось вывести на орбиту Земли по частям, произвести сборку, после чего запустить к Юпитеру с помощью 8 ионных двигателей. Полет до точки назначения длился бы от 5 до 8 лет. На изучение Каллисто, а затем Ганимеда отводилось 6 месяцев, затем аппарат должен был выйти на орбиту Европы и через 30 дней покинуть место назначения. При удачном течении экспедиции, аппарат мог бы посетить еще орбиту Ио — еще одного спутника Юпитера. Миссия была отменена в 2005 году.

Альтернативные решения

Есть и другие способы увеличения мощности ионных двигателей. НАСА, например, тестирует версию ионных двигателей с высокой тягой, известную как двигатель на эффекте Холла «X3». Этот двигатель способен развивать 5,4 ньютона силы. Это все еще очень мало, но несравнимо больше чем у предыдущих двигателей, развивающих мощность в тысячные доли ньютонов.

Одна из перспективных идей для ионных ускорителей разрабатывается в Европейском Космическом Агентстве. Это прямоточный ионный двигатель, для которого не требуются топливные баки — на низких орбитах, он втягивает молекулы воздуха прямо из атмосферы, ионизирует их и выбрасывает из сопла, создавая тягу. Поскольку электроника будет работать на солнечной энергии, а топливо для двигателей будет забираться прямо из атмосферы, он сможет работать без дозаправки в течение неограниченного количества времени. Такую технологию можно применять не только на орбите Земли — ее можно использовать везде, где есть атмосфера: на Марсе, Венере или Титане.

Российские двигатели

В СССР работы по ионным двигателям велись еще с начала 80-х годов. Сегодня в космических аппаратах для коррекции орбиты спутников используются стационарные плазменные двигатели (СПД) производства ОКБ «Факел». Разработкой ионных двигателей также занимается Конструкторское бюро химавтоматики совместно с Московским авиационным институтом.

Исследовательский центр имени М.В. Келдыша (входит в состав Госкорпорации «Роскосмос») рассчитывает провести летные испытания новых ионных двигателей в 2025-2030 годах. Такие двигатели малой мощности будут использоваться в низкоорбитальных малых космических аппаратах, высокой — в тяжелых транспортных системах. Стандартный срок активного существования современной двигательной установки, как и аппарата в целом, — 15 лет.

Ионные двигатели уже внесли свой вклад в освоение космоса, и в ближайшие годы мы увидим еще больше миссий, оснащенных ими. Они могли бы стать первым шагов в освоении Марса в ближайшие десятилетия.

Ионный двигатель-двигатель будущего

Ионный двигатель-двигатель будущего

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Бушило З. А. 1Зарожный П.Г. 1

1ГУО «Мирская средняя школа» Барановичского района

Первененок В.В. 1

1ГУО «Мирская средняя школа» Барановичского района

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Проблема перемещения в космосе стоит перед человечеством с момента начала орбитальных полетов. Сейчас на околоземной орбите находятся тысячи искусственных спутников, выведенных туда ракетами-носителями с мощными реактивными двигателями на химическом топливе. Для преодоления гравитации Земли и развития первой космической скорости необходима мощная тяга, которую могут дать только обычные двигатели.

Для того, чтобы отправить ракету Falcon Heavy массой 550 тонн, нужно использовать 400 тонн топливной смеси, которая за 9,5 минут израсходуется. Для вывода спутника на орбиту этого достаточно, а вот долететь до Марса с помощью такого двигателя не получится. Эта проблема заставила ученых искать альтернативу, и она была найдена в виде ионного двигателя.

Ионный двигатель—устройство, принцип работы которого основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле.

Цель работы: изучение принципов работы ионного двигателя и создание его действующей модели.

Объект исследования: ионный двигатель.

Предмет исследования: процесс ионизации газа как причина, вызывающая реактивное движение.

Задачи исследования:

— изучить информационные источники по теме исследования;

-разработать модель ионного двигателя;

-осуществить сборку и тестирование прибора.

Методы исследования:

-работа с научными источниками;

-работа с Интернет-ресурсами;

-эксперимент.

Гипотеза: при ионизации газа возникает реактивная тяга, способная привести в движение тело.

Актуальность работы заключается в том, что применение ионных двигателей открывает новые перспективы развития космонавтики, в частности, запускаемых космических аппаратов.

Практическая значимость работы заключается в создании экспериментальной действующей модели ионного двигателя, которая может применятся учителем на уроках физики для демонстрации явлений ионизации воздуха, коронного разряда, реактивного движения, а также на внеклассных мероприятиях для формирования у учащихся интереса к изучению физики.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 История создания ионного двигателя

Ионный двигатель является первым хорошо отработанным на практике типом электрического ракетного двигателя. Первым человеком, который еще в 1911 году публично предложил идею создания ионного двигателя, стал российский и советский ученый, пионер космонавтики Константин Циолковский. [1] При этом первый документ, в котором упоминается электрическая тяга для движения космических объектов, был за авторством американского ученого Роберта Годдарда, который в 1917 провел первый эксперимент с ионным двигателем в Университете Кларка. (Фото1.1)

Фото 1.1-Ионный двигатель

Первый работающий ионный двигатель был построен в 1959 году инженером НАСА Горальдом Кауфманом. (Фото 1.2)

Фото 1. 2-Кауфман с макетом SERT-2

В 1955 году Алексей Иванович Морозов написал, а в 1957 году опубликовал в ЖЭТФ статью «Об ускорении плазмы магнитным полем». Это дало толчок к исследованиям, и уже в 1964 году на советском аппарате «Зонд-2» первым таким устройством, выведенным в космос, стал плазменно-эрозионный двигатель конструкции А. М. Андрианова. (Фото 1.3) Он работал в качестве двигателя ориентации с питанием от солнечных батарей. [2]

Фото 1.3-Аппарат «Зонд-2»

Первый американский функционирующий ионный электростатический двигатель (создан в США в НАСА John H. Glenn Research Center at Lewis Field) был построен под руководством Гарольда Кауфмана в 1959 году. В 1964 году прошла первая успешная демонстрация ионного двигателя в суборбитальном полёте (SERT-1). Двигатель успешно работал в течение запланированной 31 минуты. В 1970 году прошло испытание, призванное продемонстрировать эффективность долговременной работы ртутных ионных электростатических двигателей в космосе (SERT II). Малая тяга и низкий КПД надолго отвадили американских конструкторов от применения электрических и ионных двигателей.

Тем временем в Советском Союзе продолжалась разработка и улучшались характеристики. Были разработаны и применялись различные типы ионных двигателей на различных типах космических аппаратов. Двигатели СПД-25 тягой 25 миллиньютон, СПД-100, и другие серийно устанавливались на советские спутники с 1982 года.

1.2Принцип работы ионного двигателя

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. Технические характеристики ионного двигателя: потребляемая мощность 1—7 кВт, скорость истечения ионов 20—50 км/с, тяга 20—250 мН, КПД 60—80 %, время непрерывной работы более трёх лет. В существующих реализациях ионного двигателя в качестве источника энергии, необходимой для ионизации топлива, используются солнечные батареи.

Рабочим телом, как правило, является ионизированный инертный газ (аргон, ксенон и т. п.), но иногда и ртуть. В ионизатор подаётся топливо, которое само по себе нейтрально, 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 двух или трёх 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, во-первых, для того, чтобы корпус корабля оставался нейтрально заряженным, а во-вторых, чтобы ионы, «нейтрализованные» таким образом, не притягивались обратно к кораблю. [3]

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. (Рисунок 1.1)

Рисунок 1.1-Схема работы ионного двигателя

1. 3Применение ионных двигателей на современном этапе

В качестве основного (маршевого) двигателя ионный двигатель был впервые применён на космическом аппарате Deep Space 1 (первый запуск двигателя — 10 ноября 1998 г.). (Фото 1.4)

Следующими аппаратами стали европейский лунный зонд Смарт-1, запущенный 28 сентября 2003 года, и японский аппарат Хаябус, запущенный к астероиду Итокава в мае 2003 года.

Фото 1.4-Ионный двигатель аппарата Deep Space 1

Самый яркий пример использования ионных двигателей для дальних путешествий-автоматическая исследовательская миссия Dawn от НАСА. В сентябре 2007 года она была запущена для исследования астероида Веста и карликовой планеты Церера. Dawn оборудована тремя ксеноновыми ионными двигателями NSTAR. Они установлены в нижней части аппарата. Принцип их работы состоит в ускорении в электрическом поле ионов ксенонового топлива. Двигатели длиной в 33 см, диаметром сопла в 30 см и массой 8,9 кг разгоняют атомы до скорости в 10 раз выше, чем современные химические двигатели. Ускорение и торможение обеспечивается за счет установленных на борту солнечных батарей и уровня подачи топлива. Для полета Dawn необходимо всего 3,25 мг топлива в секунду. Из 425 кг рабочего тела (ксенона), имеющегося на борту, на полет Земля-Веста предполагалось израсходовать 275 кг, на полет Веста-Церера-110 кг. Миссия Dawn стала не только одной из самых энергоэффективных в истории космонавтики, но и установила несколько рекордов скорости: 5 июня 2016 года, спустя 9 лет после запуска, станция Dawn разогналась до 39900 км/ч (11,1 км/с). 1 ноября 2018 года НАСА официально закончила миссию Dawn в связи с полной выработкой топлива ионными двигателями. (Рисунок 1.2) [4]

Рисунок 1.2- Эмблема миссии Dawn

Европейское Космическое Агентство установило ионный двигатель на борту спутника GOCE, запущенного 17 марта 2009 года на сверхнизкую околоземную орбиту высотой около 260 км. Ионный двигатель создаёт в постоянном режиме импульс, компенсирующий атмосферное трение и другие негравитационные воздействия на спутник. (Фото 1.5)

Фото 1.5-Спутник GOCE

Еще одним космическим аппаратом, который использует ионные двигатели для дальних полетов, является японская исследовательская станция «Хаябус-2» по изучению астероида Рюгу. Зонд, на котором установлены 4 ионных двигателя, может менять направление полета за счет этих двигателей. Рабочим телом данных двигателей является ксенон массой 73 кг, который хранится в 51-литровом топливном баке.

В том числе такие двигатели используются в рамках миссии BepiColombo, запущенной 20 октября 2018 года. В этой меркурианской миссии используются 4 ионных двигателя суммарной мощностью 290 миллиньютонов. Кроме этого, аппарат оснащен и химическим двигателем. Оба они в сочетании с гравитационными маневрами должны обеспечить выход корабля на орбиту Меркурия в качестве искусственного спутника.

Ионные двигатели использовались в семи завершившихся миссиях и используются в четырех действующих.

Действующие миссии:

Starlink — проект компании Илона Маска SpaceX по выведению спутников на околоземную орбиту для создания глобальной сети интернет. Технология используется для маневрирования спутников и избежания их столкновения с космическим мусором.

Artemis.

Хаябус-2.

BepiColombo. Запущен 20 октября 2018 года. ЕКА использует ионный двигатель в этой меркурианской миссии, наряду с гравитационными манёврами и химическим двигателем для перехода на орбиту вокруг Меркурия в качестве искусственного спутника. На аппарате работают самые мощные на сегодняшний день 4 ионных двигателя суммарной тягой 290 мН. (Фото 1.6)

Фото 1.6- Космический аппарат BepiColombo

Тяньхэ — базовый модуль Китайской космической станции, запущенный 29 апреля 2021, имеет 4 ионных двигателя для коррекции орбиты.

1.4Перспектива применения ионных двигателей в космической уборке

Одним из перспективных направлений использования ионного двигателя является космическая уборка. На орбите Земли с каждым годом появляется все больше космического мусора, а спутники с ионным двигателем могут стать идеальным решением этой проблемы. Идея заключается в том, чтобы поставить два ионных двигателя на аппарат-уборщик, который сможет одновременно «дуть» на мусорный объект, смещая его с орбиты, и поддерживать собственную орбиту уборщика. Главный плюс ионных двигателей-малые энергозатраты. На пяти килограммах топлива один двигатель будет работать в течение года. По космическим меркам это очень мало. Хотя тяги ионного двигателя не хватает, чтобы эффективно перемещать космические корабли, для работы с мусором ее оказалось достаточно. (Рисунок 1.3)

Рисунок 1.3-Схема уборки космического мусора

Австралийиские ученые и инженеры разработали ионный двигатель NeumannDrive, работающий на космическом мусоре. Этот двигатель обладает высокой энергоэффективностью, но его главным отличием является то, что в качестве топлива он может использовать различные металлы, добытые в процессе переработки космического мусора.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Сборка модели ионного двигателя

Для исследования принципов работы ионных двигателей нами была создана экспериментальная модель. Наша экспериментальная модель представляет собой 4 ионных двигателя, закрепленных на концах лопастей, вращающихся на одной оси. Модель выполнена из диэлектрического материала-дерева. (Приложение, фото 2.1, фото 2.2)

Подача напряжения к каждому двигателю осуществляется от блока питания компьютера, который подключается к сети с переменным напряжением 220 В и преобразовывает его в постоянное 5 В. Для увеличения напряжения до нескольких кВ блок питания подключается к повышающему трансформатору электрошокера и далее к модели ионного двигателя. Каждый двигатель состоит из медной иголки–анода и алюминиевого цилиндра –катода. В качестве рабочего тела используется воздух.

Заявленное паспортное максимальное напряжение трансформатора электрошокера составляет 6000 В. В сети интернет мы прочитали, что по факту трансформатор электрошокера может выдать не более 3000 В.

Под действием высокого напряжения на электродах ионизатора возникает электрический коронный разряд, ионизирующий воздух. Образовавшиеся положительные ионы ускоряются в электрическом поле и создают ионный ветер, наличие которого можно установить, если поднести пламя свечи. (Приложение, фото 2.3) Возникающая в этот момент реактивная тяга вызывает вращение нашей модели.

Ионизацию воздуха подтверждает появившийся после запуска двигателей характерный запах озона, который также появляется после грозы.

Таким образом, созданая нами действующая модель является простейшим примером ионного двигателя, который используется в работе космических аппаратов.

2.2Расчёт характеристик модели ионного двигателя

Каждый из 4 ионных двигателей нашей модели находится на расстоянии R=20 см=0,2 м от оси вращения. Мы экпериментально рассчитали период обращения одного из двигателей. Для этого необходимо было найти среднее время <t > N=5 полных оборотов двигателя по формуле:

<t>= .

Время измеряли секундамером. Среднее время пяти полных оборотов составило:

<t>= 10,338 с 10,34 с.

Затем было рассчитано среднее значение периода обращения двигателя по формуле:

<Т>=

<Т>= =2,068 с 2,07 с.

По формуле = было рассчитано среднее значение центростремительного ускорения, которое составило 1,85 .

Среднее значение угловой и линейной скоростей двигателя рассчитали, исходя из формул:

3,03 , 0,61 .

2.3 Сборка модели ионолёта

Для полета ионолет использует те же принципы, что и ионные двигатели, которые устанавливают на космические аппараты. На тонком проводе возникает коронный разряд, воздух ионизуется. Ионы разгоняются в электрическом поле, создавая реактивную тягу.

В основе конструкции – склеенная из тонких деревянных планок треугольная рама. Верхний электрод – тонкая медная проволока сечением 0,1 мм². Нижний – широкая полоска из пищевой алюминиевой фольги, натянутая на раму. Расстояние между ними – около 30 мм. Фольга должна огибать планки и не иметь острых ребер, в противном случае может возникнуть электрический пробой. (Приложение, фото 2.4)

После сборки конструкции к ней подключается высоковольтный источник питания: положительный вывод – к проводу, отрицательный – к фольге.

Вблизи тонкого электрода возникает ионизация атомов воздуха (кислорода в случае отрицательного напряжения на этом контакте, азота в случае положительного), полученные ионы начинают двигаться к широкому электроду, сталкиваясь с молекулами окружающего воздуха и отдавая им часть своей кинетической энергии, превращая молекулы либо в ион либо передавая им дополнительное ускорение (ударная ионизация). Создаётся поток воздуха от тонкого электрода к широкому, которого оказывается достаточно, чтобы поднять в воздух лёгкую летающую модель, которую и называют ионолётом.

В нашем случае подаваемого на электроды напряжения было не достаточно, чтобы возникла реактивная тяга , способная поднять наш ионолёт в воздух. Но подтверждением ионизации воздуха тонким электродом служит свечение проволоки, которое можно зафиксировать в темноте. (Приложение, фото 2.5)

Таким образом, собранную нами модель ионолета можно поднять в воздух, если подключить высоковольтный источник питания с подаваемым напряжением около 10 кВ и больше.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в ходе выполения работы нами были изучены устройство и принцип работы ионного двигателя. Мы установили, что тяга зависит от напряжения и может быть существенно увеличена при улучшении конструкции двигателя.

Все поставленные цели достигнуты, так как было изучено много источников информации по работе и применению ионных двигателей.

Мы узнали, что в ближайшем будущем ионные двигатели заменят двигатели орбитального движения малых космических аппаратов, что увеличит срок их эксплуатации в 2-3 раза и продлит срок их жизни до 5-10 лет. В отдаленной перспективе планируется оснащать все, в том числе тяжелые, космические аппараты ионными двигателями, что позволит совершать путешествия к далеким планетам и звездам, пилотируемые экспедиции к планетам Солнечной системы, тяжелые транспортные перелеты. В данный момент ионные двигатели применяются для управления ориентацией и положением на орбите искусственных спутников Земли. С течением технической проработки концепции двигателя он сможет в ближайшем будущем заменить главный тяговый двигатель тяжелых космических аппаратов. Поэтому можно с уверенностью сказать, что ионный двигатель–двигатель будущего.

Практическим достижением нашей работы является созданная действующая модель ионного двигателя. Таким образом, наша гипотеза подтверждена. Созданная нами модель ионного двигателя может применятся учителем на уроках физики для демонстрации явлений ионизации воздуха, газового разряда, реактивного движения, а также на внеклассных мероприятиях для формирования у учащихся интереса к изучению физики.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гильберг Л. А. Электрические ракетные двигатели.-М. : Воениздат, 1968. -79 с.

2. Гришин С.Д., Лесков Л.В. Электрические ракетные двигатели космических аппаратов.-М.: Машиностроение, 1989.- 216 с.

3. Википедия. Свободная энциклопедия [Электронный ресурс].- Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ионный_двигатель-Дата доступа: 20.10.2021

4. Википедия. Свободная энциклопедия [Электронный ресурс].- Режим доступа: https://ru.wikipedia. org/wiki/Dawn_(космический_аппарат)-Дата доступа: 20.10.2021

ПРИЛОЖЕНИЕ

Фото 2.1-Модель ионного двигателя

Фото 2.2-Испытание экспериментальной установки

Фото 2.3-Возникновение ионного ветра

Фото 2. 4-Модель ионолёта

Фото 2.5-Свечение верхнего электрода ионолёта

Просмотров работы: 197

Электроионные космические двигательные установки и двигатели

Радиочастотные ионные двигательные установки для подъема орбиты, удержания станции и
миссии в дальний космос.

Обзор

Наш опыт в области электрических космических двигателей основан на
Радиочастотная ионная технология (РИТ). В рамках этой области мы производим
полные силовые установки, модули, подруливающие устройства и связанные с ними компоненты.

Фон

Европейские исследования радиочастотных ионных двигателей первоначально
проведенный в 1960-х годах Гиссенским университетом в Германии.
После этого к команде разработчиков присоединился двигательный центр Lampoldshausen.
1970 г. и взял на себя промышленное руководство по развитию
Сборка радиочастотного ионного двигателя (RITA).

Наша первая радиочастотная ионная двигательная установка была
успешно продемонстрирован на борту европейского возвращаемого авианосца ЕКА
ЭВРИКА, запущенная космическим кораблем «Атлантис» в 19 г.92.

Ионные двигатели из Лампольдсхаузена установили ряд мировых рекордов
для длительной эксплуатации, а также восстановления Артемиды
спутника от полной потери до полного восстановления.

К преимуществам технологии RIT относятся:

• Самый высокий удельный импульс обеспечивает значительную экономию массы.
• Высокая производительность при низкой сложности.
• Уменьшена масса процессора мощности.
• Расхождение узкого луча
• Надежная конструкция с широким диапазоном эксплуатационной стабильности.
• Большой диапазон дроссельной заслонки и адаптация к доступной электрической мощности.
• Превосходная стабильность тяги и быстрый отклик тяги.
• Самый высокий потенциал роста с увеличением электроэнергии в ближайшей и среднесрочной перспективе.

Интеграция с ионным двигателем

Ионный двигатель — RIT 2X

Принципы работы технологии RIT

Радиочастотный ионный двигатель использует
высокочастотное электромагнитное поле для ионизации атомов газа ксенона с образованием
плазма, содержащая свободные «легкие» электроны и «тяжелые» положительные ионы.
затем тяжелые положительные ионы ускоряются электростатическим полем
перед выбросом для создания тяги.

После того, как ионы были выброшены из двигателя,
электроны добавляются из нейтрализатора. Таким образом, плазма
нейтрализуется, что предотвращает зарядку спутника.

Семейство радиочастотных ионных двигателей

Наше семейство ионных двигателей обеспечивает широкий диапазон
миссии с уровнями тяги от 50 мкН до 205 мН. Портфолио
включает в себя семейство из трех двигателей:

1) RIT µX

Подруливающее устройство RITµX является самым маленьким в линейке и
оптимален для орбитальных маневров научной миссии, требующей
высочайшая точность. Уровни тяги: 50–500 мкН.

2) RIT 10 Evo

Подруливающее устройство RIT 10 Evo идеально подходит для работы в направлении север-юг на платформах GEO, LEO и MEO.
Уровни тяги: 5 мН — 15 мН — 25 мН.

3) Серия RIT 2X

Двигатель серии RIT 2X является самым большим в линейке и обеспечивает наилучшую экономию массы для полностью электрического космического корабля.

Уровни тяги: 80 мН — 115 мН — 168 мН — 205 мН.

Радиочастотный ионный двигатель

РИТ мкХ

Радиочастотный ионный двигатель

РИТ 10 Эво

Радиочастотный ионный двигатель

Серия RIT 2X

Ксеноновый бак

Модуль

GIESEPP  (Стандартизированная электрическая тяга с ионным двигателем с сеткой
Платформа) Консорциум

Мы партнеры
Консорциум GIESEPP при поддержке
Исследовательская и инновационная программа Horizon 2020 Европейского Союза.

Партнеры консорциума включают

ArianeGroup, QinetiQ, OHB, CRISA / Airbus Defence and Space, AST –
Передовые космические технологии, Mars Space и Университет
Саутгемптон.

Характеристики семейства подруливающих устройств RIT

Дополнительная информация:

Видео восстановления Artemis

Электродвигатель видео

Предыстория и эволюция радиочастотного иона
Семейство подруливающих устройств

Электрические силовые установки и компоненты (pdf)

Приведенные ниже брошюры
доступны для просмотра в Интернете, откуда их можно скачать. Если вам требуется печатная версия любой из этих брошюр или более
подробную информацию тогда пожалуйста
свяжитесь с нами.

См. полный список наших
брошюры по космическим двигателям доступны для скачивания.

Ion Propulsion — Propulsion 2

1. Что такое ионный двигатель?
2. Конструкция ионного двигателя
3. Теория ионного двигателя
4. Преимущества
5. Недостатки

Ионный двигатель — это разновидность электрического двигателя, используемого для приведения в движение космических кораблей. Он создает тягу, ускоряя ионы с помощью электричества. Здесь топливо ионизируется, а затем попадает в область сильного электрического поля, где происходит ускорение положительных ионов. Проходя через сетку, они покидают двигатель в виде высокоскоростной выхлопной струи. Электроны не уходят, поэтому выхлоп заряжен положительно. В конечном итоге это приведет к возникновению тормозящего поля между космическим кораблем и выхлопом, и поэтому поток электронов будет разряжаться в выхлоп, чтобы нейтрализовать космический корабль. Электроны несут небольшой импульс, поэтому на тягу это не влияет.

На приведенной ниже схеме показано, что подруливающее устройство разделено на две камеры. Топливо поступает в ионизационную камеру в виде нейтральных молекул газа. В камере возникает радиальное электрическое поле, и электроны испускаются с катода (который может быть термоэмиссионным эмиттером). Электроны ускоряются радиальным полем и достигают энергии в несколько тонн электрон-вольт, что достаточно для ионизации нейтральных атомов ракетного топлива при столкновении.

Чтобы увеличить длину пути электронов и гарантировать, что они столкнутся с как можно большим количеством нейтральных атомов, предусмотрено аксиальное магнитное поле, которое заставляет их двигаться по спирали. Таким образом, ионизация становится эффективной; то есть количество образующихся ионов в зависимости от электронного тока максимально.

Теоретически вся электрическая энергия в электротермическом двигателе поступает в выхлопной поток, но в электромагнитном двигателе каждый ион в выхлопе должен создаваться с энергией около 20–30 эВ на ион. Эта энергия не уходит в движение, а теряется. Таким образом, важно максимизировать эффективность ионизации.

Атомы ионизированного топлива дрейфуют под небольшим отрицательным полем через первую сетку в ускорительную камеру. Сетки имеют высокий потенциал поперек них и разнесены на 1-2 мм. Ионы набирают энергию в сильном электрическом поле и, проходя через внешнюю сетку, формируют ионный пучок. Нет необходимости в сопле для создания тяги, потому что движение ионного пучка упорядочено, а не хаотично.

Принципиальная схема ионного двигателя

Конструкция ионного двигателя :

Ионный двигатель состоит из пяти основных частей : источника питания, блока обработки энергии, системы управления топливом, управляющего компьютера. и ионный двигатель. Источником питания может быть любой источник электроэнергии, но обычно используются солнечные или ядерные батареи. Солнечная электрическая двигательная установка использует солнечный свет и солнечные элементы для выработки электроэнергии. Ядерная электрическая двигательная установка использует ядерный источник тепла, соединенный с электрическим генератором.

Блок обработки энергии преобразует электроэнергию, вырабатываемую источником питания, в мощность, необходимую для каждого компонента ионного двигателя. Он генерирует напряжения, необходимые для ионной оптики и разрядной камеры, и большие токи, необходимые для полых катодов. Система управления топливом управляет потоком топлива из топливного бака к двигателю и полым катодам. Он был разработан до такой степени, что больше не требует движущихся частей. 9Управляющий компьютер 0057 контролирует и контролирует работу системы. Затем ионный двигатель обрабатывает топливо и энергию для приведения в движение космического корабля.

Теория ионного двигателя :

Концепция ионного двигателя проста, как описано выше. Теория работы также относительно проста, и, поскольку она сильно отличается от теории тепловой ракеты, полезно включить здесь краткое описание, чтобы можно было оценить сильные стороны и ограничения.

Как и во всех реактивных двигательных установках, тяга в конечном счете зависит от передачи количества движения от выхлопного потока к транспортному средству. Скорость истечения напрямую определяется разностью потенциалов между решетками. Каждый из ионов, падающих через эту разность потенциалов, получает фиксированное количество энергии, которое непосредственно преобразуется в скорость.

Другим параметром тяги является массовый расход. Для ионного двигателя это напрямую связано с током, протекающим между сетками, а сам ионный ток становится выхлопным потоком. Чтобы увеличить тягу данного ионного двигателя, необходимо увеличить ток; но его нельзя увеличивать бесконечно, так как существует естественный предел. Именно этот предел мы можем исследовать теоретически.

Схематическая диаграмма ионного двигателя с сеткой

Преимущества ионного двигателя :

• Удельный импульс очень высок.
• Ионный двигатель очень эффективен. Он может давать свою небольшую тягу в течение очень длительного времени.
• Ионные двигатели потребляют очень малое количество газа и разгоняют его до очень высоких скоростей, в отличие от химических двигателей, которые потребляют большое количество газа и выбрасывают его на малых скоростях.

Недостатки ионного двигателя :

• Очень низкое ускорение по сравнению с химическими ракетами.
• Низкая тяга не позволяет использовать его для запуска с поверхности планеты — тяга просто слишком мала, корабль вообще не будет двигаться (к тому же ионные двигатели работают только в вакууме).
• В отличие от химической ракеты (где топливо также является источником энергии), ионному двигателю также нужен внешний источник энергии.

Чтобы найти другие темы на нашем веб-сайте…

Ищите:

Хотите сослаться на Википедию? Пожалуйста, нажмите здесь…

Ищи:

Пожалуйста, подпишитесь на нас и поставьте лайк 🙂

Усовершенствованные ионные двигатели откроют пределы Солнечной системы

Фраза «задействовать ионный двигатель» по-прежнему звучит как «Звездные войны» , но эти двигатели использовались в космических миссиях более четырех десятилетий и до сих пор остаются предметом продолжающихся исследований. Ионные двигатели имеют невероятную топливную экономичность, но их малая тяга требует очень длительного времени работы… и в этом вся загвоздка. На сегодняшний день эрозия внутри такого двигателя серьезно ограничивает срок его службы. Теперь группа исследователей из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) разработала новую конструкцию, которая в значительной степени устраняет эту эрозию, открывая возможности для более высокой тяги и более эффективных двигателей для пилотируемых и беспилотных миссий в пределах Солнечной системы.

Ионные двигатели различных типов использовались в космических миссиях, по крайней мере, с 1964 года, когда НАСА провело суборбитальную миссию по испытанию космической электрической ракеты I. Многие классы космических миссий могут выиграть от использования экономичных ионных двигателей на каком-то этапе своей миссии. Например, несколько спутников связи были выведены на конечную геостационарную орбиту с помощью ионных двигателей. Лунная миссия Европейского космического агентства SMART-1 была выведена на геостационарную орбиту обычными средствами, а затем осуществлен переход на лунную орбиту с помощью ионного двигателя.

Однако полеты в дальний космос — это то, где ионные двигатели могут проявить себя по-настоящему. Три миссии, NASA Deep Space One и Dawn и Hayabusa Японского агентства аэрокосмических исследований, частично или полностью получили свои пост-орбитальные двигатели от ионных двигателей. Их ионные двигатели работали в течение нескольких лет лишь с редкими приступами паники, обеспечивая при этом тягу в несколько сотых ньютона (возможно, 0,4 унции).

Как работает ионный двигатель?

Разновидностей много и предложений больше (на ум приходит двигатель ВАСМИР), но принцип работы достаточно прост. Существует два основных типа ионных двигателей: электростатические и электромагнитные. Электростатический ионный двигатель работает за счет ионизации топлива (часто газообразного ксенона или аргона), сбивая электрон с образованием положительного иона. Затем положительные ионы диффундируют в область между двумя заряженными сетками, которые содержат электростатическое поле. Это ускоряет положительные ионы из двигателя и от космического корабля, тем самым создавая тягу. Наконец, нейтрализатор распыляет электроны в выхлопной шлейф со скоростью, которая поддерживает электрическую нейтральность космического корабля.

Электромагнитный ионный двигатель также работает за счет ионизации топлива. В этом случае создается плазма, которая переносит ток между ионизирующим анодом и катодом. Ток, в свою очередь, создает магнитное поле под прямым углом к ​​электрическому полю и, таким образом, ускоряет положительные ионы из двигателя с помощью силы Лоренца — в основном тот же эффект, на котором основаны рельсотроны. Опять же, нейтрализатор удерживает космический корабль электрически нейтральным.

Питание серьезного космического корабля

Все это требует большого количества электроэнергии – около 25 кВт на ньютон (3,6 унции) тяги. Итак, какие уровни тяги необходимы, чтобы толкнуть, скажем, 100-тонный космический корабль через Солнечную систему? (Простите меня — я люблю мечтать!) Это, конечно, зависит от миссии, но тяга в 1000 Н доставит этот космический корабль на орбиту вокруг Юпитера примерно за 10 месяцев, а на орбиту Нептуна чуть менее чем за 1,5 года. Очевидно, что с технологической точки зрения это далеко не так, но давайте посмотрим, что необходимо. Во-первых, источник электроэнергии, обеспечивающий около 25 МВт (мегаватт электроэнергии) более или менее постоянно. Ясно, что мы говорим о ядерной энергетике — много ядерной энергии от реакторной системы, которая помещается в 100-тонном космическом корабле. К счастью, в настоящее время прилагаются значительные усилия для разработки компактных ядерных реакторов для производства электроэнергии здесь, на Земле.

Кроме того, НАСА и Министерство энергетики сотрудничают в проекте Fission Surface Power Project, целью которого является создание крошечных ядерных энергетических реакторов для баз на Луне и Марсе. Целью проекта является создание реактора, который будет обеспечивать мощность 40 кВт в течение 10 лет, складывается в пространство 3 x 3 x 7 метров (10 x 10 x 23 фута) и весит 11 000 фунтов (5 000 кг). Это довольно далеко от того, что необходимо для ионного двигателя мощностью 1000 Н, но с реакторами на расплавленных солях и эффективным преобразованием тепла в электричество это кажется в пределах возможного. Кроме того, я сказал, что сплю.

Препятствие для проектирования

Если бы все вышеперечисленное было удовлетворительно проработано, могли бы мы построить ионный двигатель с тягой 1000 Н? Есть некоторые незначительные технические проблемы с эффективной ионизацией топлива и охлаждением двигателей, но самым большим препятствием, о котором мы в настоящее время знаем, является то, что большой ионный ток, проходящий через двигатель, вызовет достаточную эрозию, чтобы разрушить двигатель. Это не проблема материалов — это проблема дизайна. Это блокпост, недавно снесенный (по крайней мере, частично) исследователями НАСА в Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния.

Схема ионного двигателя на эффекте Холла (Изображение: Википедия)

На схеме поперечного сечения выше видно, что топливная плазма заполняет анод и газораспределитель. При малой тяге небольшая плотность плазмы ускоряется за счет эффекта Лоренца скрещенных магнитного и электрического полей. Однако при большой тяге плотность плазмы становится достаточно большой, чтобы искажать поля, в результате чего положительные ионы ускоряются непосредственно в стенках анода.

Когда эти энергии ионов достаточно велики, они будут разрушать материал со стенок в процессе, называемом распылением. Что еще хуже, в поисках лучших ионных двигателей желательна как большая тяга, так и большая скорость выхлопа (для чего требуется меньше топлива). Изменения, сделанные для достижения обеих этих целей, значительно увеличивают скорость эрозии.

Эта проблема усложняется тем, что электродинамика полей и плазмы сильно нелинейна, что затрудняет прогнозирование влияния изменения конструкции двигателя на эрозию двигателя.

Очевидным подходом было магнитное экранирование стен от энергичных ионов. Команда НАСА добилась этого, экранируя стенки из нитрида бора, чтобы магнитное поле от внутренней и внешней магнитной катушки проходило вокруг конца анодного кольца. При правильном выполнении магнитное поле больше не проникало сквозь стены. В результате силовые линии магнитного поля не проходят через стенки под углами, близкими к перпендикулярным, а почти параллельны стенкам. Это приводит к ускорению положительных ионов от стенок, и в результате стенки фактически являются самой холодной частью внутренних поверхностей двигателя.

Результат экспериментальных испытаний новой магнитозащитной конструкции показал, что скорость эрозии снижена в 500-1000 раз. Эта очень успешная демонстрация имела место в ионном двигателе на эффекте Холла мощностью 6 кВт.