Спутник с электрическим двигателем, который работает на воздухе
Европейское космическое агентство (ESA) провело первые в мире испытания электрического двигателя, который использует в качестве «топлива» (рабочего тела) молекулы разреженного воздуха. Эта технология известна как Air-Breathing Electric Propulsion или Atmosphere-Breathing Electric Propulsion (ABEP). В перспективе такие двигатели можно устанавливать на спутники, которые быстро вращаются на очень низких орбитах.
Например, космический аппарат GOCE с ионным двигателем для составления карты земной гравитации 56 месяцев работал на высоте 260 км. Его срок жизни был ограничен запасом ксенона: с собой удалось взять всего 40 кг. Когда ксенон закончился — спутник бессильно упал и сгорел в атмосфере, а миссию пришлось завершить. С воздухом таких проблем не будет, потому что даже в верхних слоях атмосферы достаточно молекул кислорода. Так что если спутник будет вынужден сойти с орбиты, то причиной этому станет не недостаток «топлива», а износ компонентов или иные причины.
Фактически, речь идёт о новом классе спутников, которые могут работать очень продолжительное время на очень низкой орбите. И это ещё не всё. Подобные аппараты способны работать в верхних слоях атмосферы других планет. Например, на углекислом газе в атмосфере Марса.
Ионный двигатель на воздухе, фотография сделана во время испытаний
Ионный двигатель — тип электрического ракетного двигателя, принцип работы которого основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле. Здесь нет движущихся частей, а для создания тяги нужно только подвести питание от солнечных батарей к катушкам и электродам. В конструкции двигателя «генератор потока частиц» обеспечивает высокоскоростной поток молекул для системы впуска, разработанной польской компанией QuinteScience. Затем частицы ионизируются и выбрасываются наружу, создавая тягу.
Для этого проекта инженеры ESA изменили конструкцию ионного двигателя, чтобы он мог использовать молекулы кислорода в той концентрации, в какой спутник может их захватить на высоте 200 км на скорости 7 км/с.
Плотность атмосферы зависит от высоты и солнечной активности. Кроме того, влияют расположение и время года. На графиках показана примерная плотность атмосферы в зависимости от высоты и солнечной активности.
Для гарантированного удержания космического аппарата на заданной высоте сила тяги двигателя должна быть не менее максимальной величины аэродинамического сопротивления в условиях максимума солнечной и геомагнитной активности, а для оценки требуемого расхода рабочего тела или ресурса работы двигателя необходимо использовать среднее значение аэродинамического сопротивления. В таблице приведена сила сопротивления, соответствующая минимуму и максимуму солнечной и геомагнитной активности. Минимальные, максимальные и средние значения вычислялись на периоде в один год на равномерной географической сетке для каждого уровня солнечной и геомагнитной активности (источник).
Экспериментальный образец двигателя ESA изготовила итальянская компания Sitael. Это двухступенчатый двигатель, который обеспечивает лучшую ионизацию и ускорение частиц, что традиционные системы электрических двигателей. Предварительно конструкцию испытали в компьютерной симуляции, а потом пришло время для реальных тестов.
Тестирование осуществлялось в вакуумной камере (на фото) с симуляцией условий на высоте 200 км.
Экспериментальная установка
На первом этапе двигатель проверили на ксеноне из генератора пучка частиц. Затем ксенон частично заменили азотно-кислородной смесью. Когда цвет реактивной струи из двигателя сменился с ксеноновой голубой на багровую — стало ясно, что двигатель работает на воздухе.
Двигатель внутри вакуумной камеры
В конце концов, двигатель многократно запустили чисто на атмосферном газе, чтобы доказать жизнеспособность идеи. Таким образом, использование воздуха в качестве «топлива» (рабочего тела) для электрического двигателя — это больше не фантастика, а вполне рабочая идея.
Комментарии (104)
george_vernin
06.03.2018 21:33+3А вот и статья про прямоточники на низких орбитах :)
Dmitry_Dor
07.03.2018 06:44+2Ну да, «немного» упрощенная низкоорбитальная версия Прямоточный двигатель Бассарда
george_vernin
07.03.2018 08:07Увы сам двигатель Бассарда не рабочая концепция для межзвездных, да и для межпланетных перелетов.
.МОжет разве как тормоз, да и то сомнительно
А здесь молодцы нашли способ использование вроде бы вредного сопротивления среды!
Norno
07.03.2018 10:03+1Все же не использовать, а компенсировать, т.к. если бы его не было, он бы и не потребовался.
Хотя, безусловно, так же дает и дополнительные возможности, например изменения орбиты.
smer44
06.03.2018 21:37прикольно, а как соотносится потребление электричества к возможностям солнечных батарей?
vmarunin
06.03.2018 21:55Я бы сказал «как соотносится тяга к сопротивлению создаваемому батареями».
Но «космический аппарат GOCE с ионным двигателем для составления карты земной гравитации 56 месяцев работал на высоте 260 км.»
Так что на высоте 260 км можно летать почти 5 лет.
x67
06.03.2018 23:32Если нет ксенона с собой, то не 5 лет)
vmarunin
06.03.2018 23:33Так идея то в том, что там есть немного воздуха и именно этот воздух собираются использовать как рабочее тело!
x67
07.03.2018 06:00+2значит и ограничения в 5 лет или Years(Mfuel,Gfuel) нету, так как солнечная энергия условно-бесплатная и условно-бесконечная, как и атмосферный воздух
voyager-1
07.03.2018 07:41Одно ограничение всё-такие есть: двигатель Бассарда скажем не может разогнаться быстрее 10% от скорости света, так как при такой скорости он будет тратить всю получаемую из окружающего вещества энергию на его разгон (при таких скоростях межзвёздное вещество условно можно считать неподвижным).
Так что скорость истечения реактивной струи должна составлять не менее 7,9 км/с (УИ примерно 807 сек) только чтобы не тормозиться. Так что при стандартных для современных ионных двигателей удельном импульсе в 2-4 тысячи сек — примерно 20-40% импульса будет уходить в пустую.
Кроме этого для питания ионников нужны большие солнечные батареи, которые или надо всё время направлять на Солнце (но тогда значительную часть времени они будут выступать в роли тормозящего аппарат парашюта) или крепить их намертво параллельно направлению движения (но тогда их эффективность почти никогда не будет достигать 100%).
Marsikus
Похоже что в некоторых случаях солнечные панели еще и подъемную силу смогут давать. Поди разберись, спутник это будет или орбитальный планер.
Линия Кармана как раз из таких соображений принималась равной 100 км — выше этой линии крыльями пользоваться не эффективно, хотя какая-то польза может и быть.smer44
07.03.2018 08:11поповоду солнечной энергии… чисто гипотетически… пусть солнечная батарея будет просто на всём корпусе а другое устройство типа линзы, зеркал или лазера будет направлять на ионник свет?
И да, в случае излишка «массы-энергии» это чудо сможет сжижать воздух
этот межзвездный двигатель — ненаучная фантастика, как вообще вещество в такой маень кий обьём собиратьAlegor
09.03.2018 21:12будут парусить линзы и зеркала вместо батарей, но интересно было бы узнать зависимость положительного баланса по вырабатываемой тяге от «угла атаки»
lingvo
07.03.2018 09:35А если сделать на спутнике огромное сопло-воронку, которое будет направлять молекулы воздуха в двигатель? Тогда солнечные батареи будут в его аэродинамической тени и не будут испытывать никакого воздушного сопротивления…
zloddey
07.03.2018 09:49Внезапно, будет воздушное сопротивление от самого сопла.
DerBad
07.03.2018 10:14Внезапно, если каждую молекулу «принятую на грудь» подобной воронкой на скорости 8 км/с, двигатель будет способен превратить в ион, и затем «выплюнуть сзади» со скоростью 20-50 км/с, спутник что будет делать? Правильно...))
zloddey
07.03.2018 11:27"Двигатель будет способен превратить в ион и выплюнуть каждую молекулу, принятую на грудь" — это слишком оптимистичное допущение. Часть столкнувшихся с аппаратом молекул обязательно будет отскакивать в сторону от раструба. Чуйка подсказывает, что особенно много таких ситуаций будет на самом краю воронки. Увеличиваем размер воронки — неизбежно увеличиваем трение об воздух.
gearbox
07.03.2018 11:52ионизируем в момент столкновения :) с заряженной воронкой. Притягиваем получившийся ион и выплевываем с обратной стороны. Мысли с дивана, к теме не причастен.
lingvo
07.03.2018 12:46Чуйка подсказывает, что ворону можно сделать в виде сопла с плавным уменьшением угла расширения, так чтобы к краям угол был минимальным. Ничего не будет отскакивать и получим плавное сжатие воздуха, что, наверное, есть гут для ионника.
zloddey
07.03.2018 13:14Чуйка подсказывает, что в таком случае мы всё равно не получим 100% эффективности "всасывания", потому что увеличится доля "внешних" столкновений:
/ / / / / || т || / || р ||/ || у |* || б || \ а / \
Не спорю, что форма трубы должна быть оптимальной для максимизации эффективности работы мотора. Однако:
- Эта форма должна находиться через расчёты и эксперименты, а не чуйку.
- Эффективности в 100% не добиться в любом случае.
lingvo
07.03.2018 16:18Чуйка подсказывает, что в таком случае мы всё равно не получим 100% эффективности «всасывания», потому что увеличится доля «внешних» столкновений
Я думаю, что на 7км/с таких столкновений будет очень мало. И вопрос был все же в аэродинамической тени за трубой (на вашем рисунке под трубой, но снаружи ее стенок.
Эта форма должна находиться через расчёты и эксперименты, а не чуйку.
Само собой.
Dmitry_Dor
07.03.2018 10:44+1Так что скорость истечения реактивной струи должна составлять не менее 7,9 км/с (УИ примерно 807 сек) только чтобы не тормозиться.
А в данном случае больше и не надо — тут ведь задача не упасть, а не разогнаться. Другое дело, что «коэффициент использования лобовой площади» для захвата набегающего потока наверняка окажется меньше 100%, поэтому УИ потребуется больше 807 сек.при стандартных для современных ионных двигателей удельном импульсе в 2-4 тысячи сек
На воздухе УИ скорее всего окажется поменьше, чем на том же ксеноне.примерно 20-40% импульса будет уходить в пустую.
Не впустую, а для выполнения главной в данном случае задачи — удержания на низкой орбите.Кроме этого для питания ионников нужны большие солнечные батареи, которые или надо всё время направлять на Солнце
Точно также, как в GOGE. Но в отличие от «классического» ионника тут не требуется запас рабочего тела, и время жизни спутника не будет ограничиваться его исчерпанием.
Marsikus
07.03.2018 11:27На воздухе УИ скорее всего окажется поменьше, чем на том же ксеноне.
У двигателей с забортным поступлением рабочего тела УИ еще выше! Для них УИ считается по другой формуле чем для ракетных двигателей, но их УИ уже не будет численно равным скорости истечения из сопла.
nomadmoon
06.03.2018 22:10Следующий шаг наверное спутники которые набирают и сжижают воздух, а потом заправляют другие космические аппараты с ионным двигателем
0o0
06.03.2018 22:24А они-то как будут летать в таком случае? И тем более топливо на манёвры надо поболе, чем в одну сторону дуть.
nomadmoon
06.03.2018 23:54Если энерговооруженность позволит и дуть и сосать то почему бы и нет.
Идея в том чтобы часть набегающего воздуха компрессором загонять в какой то бак, а там он под действием космического холода будет сжижаться.aram_pakhchanian
07.03.2018 00:50А что вы имеете ввиду под «космическим холодом»? В космосе очень трудно потерять тепло: его надо долго излучать. А если попадёшь под солнце — вся работа пойдёт насмарку. Отдать лишнее тепло — одна из основных проблем космических станций.
Deosis
07.03.2018 08:03-3Тут не совсем космос. Часть сохраняемого воздуха можно испарять, охлаждая остальное.
tUUtiKKi13
07.03.2018 08:38+8Для того чтобы испарить что-то ненужное нужно сначала сконденсировать что-то ненужное.
nomadmoon
07.03.2018 13:40Бак в тени солнечных батарей. Производительность всей системы, согласен, наверное будет не очень высока, в том числе и из за медленного охлаждения бака и из за того что плотность воздуха мала в районе планирующейся орбиты.
pnetmon
06.03.2018 22:49В перспективе такие двигатели можно устанавливать на спутники, которые быстро вращаются на очень низких орбитах.
А они как вращаются? По часовой или против часовой стрелки? Сарказм.
selivanov_pavel
06.03.2018 23:57Я правильно понимаю, что этот двигатель должен разогнать атом(ион) кислорода до большей скорости по отношению к спутнику, чем скорость с которой он с ним столкнулся и был захвачен? Потому что иначе в итоге тормозиться оно будет сильнее чем разгоняться.
Marsikus
07.03.2018 00:12Правильно понимаете. У различных ЭРД порядок величины удельного импульса измеряется в десятках километров в секунду, что в их случае численно равняется скорости истечения рабочего тела из сопла.
selivanov_pavel
07.03.2018 07:45+1То есть чем тяжелее планета, тем хуже оно тянет. Вокруг планет-гигантов наверное вообще не получится.
difiso
07.03.2018 10:30+1Нет, просто чем тяжелее планета, тем выше орбита, ниже которой такой движок неоптимален. Правда зависит еще от плотности атмосферы. Поэтому с планетами гигантами он просто будет летать повыше, чем вокруг земли.
AndreyHenneberg
07.03.2018 00:09Читаешь про использование ксенона в качестве топлива и размышляешь: а как это удалось заставить инертный газ с чем-то реагировать, да ещё так, чтобы это было выгоднее обычных пар горючего и окислителя? А потом понимаешь, что просто автор просто считает, что значения слов «не имеют значения» и их можно употреблять так, как захотелось в данный момент. А читатели имеют полное право использовать гадания на картах и по полёту птиц, чтобы выяснить, что именно хотел сказать автор.
Peter1010
07.03.2018 08:18Какая разница частицу чего разгонять? По факту это может быть что угодно.
mironoffe
07.03.2018 08:55Использовать ксенон как рабочее тело — да. Как топливо — на мой взгляд сложновато, заставить ксенон реагировать с чем либо весьма проблематично, если вообще возможно в космических условиях. Думаю это имел ввиду автор комментария, на который вы ответили
AndreyHenneberg
07.03.2018 10:35Что разгонять — да, без разницы. Только вот ксенон обозначен в статье в качестве топлива, а само понятие топлива предполагает его использование в качестве источника энергии. Поскольку речь не идёт об атомном/термоядерном реактивном двигателе, это означает, что источником энергии должна быть химическая реакция ксенона с окислителем, потому что распадаться там просто нечему.
AKudinov
07.03.2018 09:44А не надо гадать: инертный газ ксенон прекрасно ионизируется. А большего от него и не нужно, в химические реакции от него вступать никто не требует.
AndreyHenneberg
07.03.2018 10:32+1Как раз требуется, потому что он обозначен как топливо. Само понятие топлива предполагает использование вещества в качестве источника энергии. К примеру, в детской игрущке-кораблике с импульсным реактивным паровым двигателем топливом являются спирт в горелке или парафин свечи, а вот рабочим телом является вода.
DanilinS
07.03.2018 09:58Читаешь комментарий AndreyHenneberg и понимаешь, что он совсем ничего не понял…
Инертный газ ксенон использован правильно. Он не должен реагировать с чем-то. Его нужно ионизировать и разогнав выбросить. Как чисто инертное тело. Ионизировать инертный газ несложно. Пример — неоновая лампа.
Правильное рабочее тело для ионного двигателя должно удовлетворять следующим условиям:
1) Химически инертно. Рабочее тело не должно реагировать с элементами двигателя.
2) Агрегатное состояние — газ. Или должно легко переходить в газ.
3) Максимальная атомная масса. Для реализации максимального импульса.
Лучше всего подходят по это инертные газы. Идеально — ксенон. Ибо далее идет радон с периодом полураспада наиболее стабильного изотопа — 3.8 суток.AndreyHenneberg
07.03.2018 10:39+2Я как раз всё понял. В качестве рабочего тела ксенон использовать можно и даже удобно. Но он обозначен как топливо, то есть как источник энергии. Поскольку речи об атомном/термоядерном двигателе не велось, остаётся химическая реакция. Причём, реакция окисления, потому что распадаться там нечему, а если бы ксенон был окислителем, то топливом назвали бы что-то другое.
lifetester
07.03.2018 11:01Все он правильно понял, просто обратил внимание на неточность в использовании определений топлива и рабочего тела.
Marsikus
07.03.2018 11:323) Максимальная атомная масса. Для реализации максимального импульса.
Насколько я помню теорию ракетных двигателей, то борятся за то чтобы атомная масса продуктов сгорания была поменьше и скорость истечения рабочего тела повыше.AndreyHenneberg
07.03.2018 13:28Не атомная масса, а масса выбрасываемого рабочего тела. То есть борются за снижение его расхода. А вот «атомную массу», а на самом деле — плотность, как раз желательно иметь побольше, потому что это снижает массу конструкций, предназначенных для хранения этого самого рабочего тела. Особенно, учитывая моменты смены агрегатного состояния. Тот же водород потребует больших баллонов, тогда как для азота, а тем более ксенона, потребуются меньшие объёмы для хранения. Вода потребует ещё меньшего объёма, хотя возникают проблемы с замерзанием и плавлением. Ещё экономичнее в этом плане свинец: он сразу в твёрдом состоянии. Уран был бы ещё круче, но он, зараза, «светится» и появляются дополнительные расходы на защиту уже от него самого. Ну и с твёрдым рабочим телом появляются дополнительные затраты на перевод его в газообразное состояние, чтобы можно было его эффективно дозировать и разгонять.
То есть, если начинать разрабатывать нормальный космолёт, самостоятельно стартующий с земли, то, при отсутствии проблем с энергией (допустим, сделали компактный термоядерный реактор), вода, набираемая в баки прямо из взлётно-посадочного водоёма, окажется самым выгодным вариантом. Тем более, что в газообразное состояние она переводится «лёгким» подогревом и снижением давления. Главное, чтобы в баках не превратилась в лёд.Marsikus
07.03.2018 14:25Вы смешиваете вопросы хранения топлива и газовую динамику рабочего тела в камере и сопле. Для хранения в баке лучше иметь наивысшую плотность компонентов, это так. А при расширении в сопле желательно иметь наименьшую молекулярную массу веществ в продуктах сгорания. Помнится мне, что для углеводородных горючих всегда в недостатки записывали присутствие тяжелых молекул в продуктах сгорания, а для твердых топлив еще и тяжелую конденсированную фазу. Также рекомбинация продуктов сгорания относится к факторам, в некоторой мере снижающим скорость истечения и эффективность двигателя.
AndreyHenneberg
07.03.2018 15:48Надо будет перечитать источники на эту тему. Давно в ней копался в последний раз.
Mad__Max
09.03.2018 04:25+1Это только для «тепловых» двигателей актуально, где разгон происходит за счет обычного нагрева рабочего тела (в простейшем случае являющего и топливом/источником энергии, которое нагревает себя само при сгорании 2х компонентов). Из-за связи температуры со скоростью частиц — при той же температуре чем меньше масса частиц, тем выше их скорость.
Поэтому выгодно иметь как можно более легкие частицы в РТ.
Для электромагнитного разгона это не важно, там нет особых проблем разогнать до любой нужной скорости, ограничивают ее обычно из соображений оптимального соотношения удельный импульс/потребляемая мощность.
Тут наоборот выгоднее иметь тяжелые частицы в РТ уже по другой причине — для минимизации расходов (затрат энергии) на ионизацию: чем тяжелее частицы, тем меньше их количество на единицу выбрасываемой массы, тем меньше расходы на предварительную ионизацию прежде чем начнем разгонять полем.
Поэтому выходит что для ракетного двигателя стремятся к легчайшим газам (например водород), а для ЭРД наоборот к тяжелым (например ксенон, хотя была в проектах и экзотика типа испаряемых свинца или вольфрама).
Zmiy666
07.03.2018 00:16Хм… интересно… и какого размера должны быть солнечные панели на спутнике, чтоб несмотря на возросшее сопротивление поддерживать его на заданной орбите, при этом еще и питая его оборудование? Хотя бы на тех-же 200 км Ведь открываются весьма интересные перспективы…
Marsikus
07.03.2018 01:34Похоже что в некоторых случаях солнечные панели еще и подъемную силу смогут давать. Поди разберись, спутник это будет или орбитальный планер.
Red_Lion
07.03.2018 01:22Походу спутники предстоящих проектов «глобального интернета» смогут летать пониже (меньше задержки) и запасных надо будет меньше (а значит большая плотность или меньшее время окупаемости).
jeConf
07.03.2018 09:44+1Только не слишком низко. Чтобы высокодуховные дикари не могли сбивать их из своих рогаток.
salopot
07.03.2018 11:35+1Тоже первым делом подумал, что поднятие многих спутников на большие высоты было вызвано исключительно необходимостью минимизировать торможение атмосферой и данный проект будет просто золотым граалем для низкоорбитальной роздачи интернета, дистанционного зондирования ну и всех видов небесных «глаз» от государственнх до гугловских
Dmitry_Dor
07.03.2018 02:06Прямоточный двигатель Бассарда Light Edition
voyager-1
07.03.2018 08:04+1Ну вот уже от звезды можно заправляться, осталось ещё термоядерный двигатель на CNO-цикле с двигателем Алькубьерре сделать, и можно строить «Энтерпрайз»).
Скажем, хотябы до Луны и обратно?
Если вам нужно просто Луну облететь — то и запасов делать не надо: достаточно включать двигатель в перигее (который можно оставить на низкой орбите) и поднимать постепенное апогей до высоты Луны. В принципе если создать достаточно эффективную систему, чтобы параллельно с поддержанием высоты орбиты хватало энергии и вещества на наполнение баков — вопрос о полёте куда-нибудь к Сатурну упирается только в объём баков.ToSHiC
08.03.2018 00:41И на каждом витке дважды пролетать через пояс Ван Аллена. Так себе идея даже для необитаемого спутника.
iSergios
07.03.2018 07:43-1Интересно, а если, скажем, набрать с собой сжатого воздуха и подавать его в двигатель (последнему ведь и сильно разреженного за глаза, я правильно понимаю?), можно же и в безвоздушном пространстве летать? Скажем, хотябы до Луны и обратно?
ploop
07.03.2018 08:37а если, скажем, набрать с собой сжатого воздуха и подавать его в двигатель
От чего ушли, к тому и пришли? :)iSergios
07.03.2018 08:56-1Это да, но сжатый воздух, как бы, ничего не стоит в отличие от традиционного топлива. И дозаправку можно осуществлять без посадки на планету. Плюс, я полагаю, сжатый воздух (в отличие от традиционного топлива) выглядит куда выгоднее еще и в плане веса, и в плане взрывоопасности. В случае аварии в атмосфере, опять же, экологичнее.
ploop
07.03.2018 09:11+2Топливом для ионника является электричество, а традиционным рабочим телом — ксенон, который берут с собой и летают в безвоздушном пространстве. Не взрывоопасен, экологичен.
Но есть одна неприятность: он так же имеет свойство заканчиваться, сколько его не возьми. Из-за этого и «погибают» большинство спутников, а низкоорбитальные — и того чаще. То есть спутник работает и проработает ещё сто лет, но рабочего тела на поддержание орбиты не хватает. Вот тут и предлагают насобирать его на орбите.voyager-1
07.03.2018 09:36+1Топливом для ионника является электричество, а традиционным рабочим телом — ксенон, который берут с собой и летают в безвоздушном пространстве.
Благородные газы (и не только ксенон) используют в ионных двигателях потому-что их проще ионизировать чтобы потом их можно было разогнать магнитным полем. А в экзосфере уже и так почти всё ионизировано — просто собирай магнитной ловушкой, и разгоняй. А вот если нужно будет лететь куда-нибудь подальше, и собирать вещество в баки — тот да, полный ворох проблем, начиная от того как это рекомбинировать обратно, и как очистить от всяких примесей.
bagamut
07.03.2018 11:33Инертные газы используют потому что они химически инертны и не реагируют с деталями двигателя, кислород вызывает эррозию и сокращает время работы двигателя. Ионные двигатели разгоняют иногы электрическим полем. Плазменные двигатели тоже разгоняют электрическим, магнитное используется для отделения электронов от ионов после ионизации.
AndreyHenneberg
07.03.2018 11:59На самом деле, магнитным полем плазма тоже разгоняется, так же как расплавленный металл. Я не буду углубляться в подробности, потому что знаю эту тему достаточно поверхностно, но разгон плазмы магнитным полем вполне возможен. Если не ошибаюсь, именно этот механизм используется в ускорителях.
Mad__Max
09.03.2018 04:11В ускорителях частицы разгоняют электрическим полем. А магнитным только «заворачивают» пучок на нужную траекторию (особенно если это кольцевой ускоритель — там поворачивать нужно постоянно) и «сжимают» или «фокусируют».
mironoffe
07.03.2018 08:59Космический ионный паровоз? пароход? паролёт? =)
iSergios
07.03.2018 09:06Газолет тогда уж) Причем тут пар?) Или Вы предлагаете набрать с собой воды, нагревать ее и подавать в двигатели пар?) Тогда уж лучше рабочее тело из воды выделять электролизом))) Гм, а как себя в таком двигателе поведет водород?)
ploop
07.03.2018 09:14+1Гм, а как себя в таком двигателе поведет водород?)
Да там пофиг чего разгонять как понимаю, в теории, если закрыть глаза на инженерные сложности.
Dotarev
07.03.2018 09:44Минимум расхода рабочего тела при одинаковой разности потенциалов электрического поля в двигателе — для водорода, поскольку выше скорость истечения. Но энергии потребуется, как ни странно, больше. И больно хлопотно с ним… Если закрыть глаза на инженерные сложности — лучше таскать с собой и швыряться чем-то типа Урана238 — не испарится, может быть частью конструкции корабля, занимает мало объема. Да, большие сложности с получением ионов и их разгоном — но мы же закрыли на это глаза…
Marsikus
07.03.2018 11:22Или Вы предлагаете набрать с собой воды, нагревать ее и подавать в двигатели пар?)
И такой проект, помнится, тоже был. Хотели заменить им газовые ракетные двигатели холодной тяги.
knstqq
07.03.2018 19:37больше топлива чтобы разогнать — больше топлива надо тащить на себе. Больше топлива тащить — больше, чтобы разогнать.
От закона сохранения импульса далеко не уйдёшь. А тут воздух халявный, в этом идея
Arxitektor
07.03.2018 09:33+2Интересная идея. А ведь как только озвучили решение то простое и логичное ) Как раз по ТРИЗ что нам мешает долго летать — атмофера а теперь пусть она нам помогает удерживать орбиту.
Для шпионских спутников. Да и как уже писали для спутников раздачи интернета. На таких высотах разве не плазма? Может сделать магнитную воронку чтобы больше топлива захватывать? Интересно а с такой технологией какова будет минимальная высота орбиты на Марсе? Ведь чем ниже орбита тем выше качество снимков?
kolyan222
07.03.2018 09:37Это отличные новости.
Можно будет создавать спутники, которые смогут очень долго летать на низкой орбите без дозаправки.
DGG
07.03.2018 10:32И быстро падать когда сломаются.
А то проекты по запуску 100500 спутников с интернетом вызывают опасения в засирании орбиты мусором.
А на экстремально низких — никаких проблем.
Ещё и аэродинамическая стабилизация положения спутника работает, по двум осям, только крен держать остаётся.
Silverado
07.03.2018 11:18Если приделать к нему крылышки, можно и компенсацию крена практически полностью оставить на долю аэродинамики. Это, конечно, за линией Кармана, но нам и не нужно столько подъёмной силы.
AndreyHenneberg
07.03.2018 13:35На самом деле, достаточно «уронить» такой спутник на специальную «мусорную» орбиту, а потом вес этот хлам можно собирать и использовать как сырьё для строительства нормальных станций. Правда, придётся научиться плавить и катать металл прямо на орбите, а для этого придётся построить прямо там хотя бы один заводик. Но этим уже давно пора заняться, а то за последние полвека в этой отрасли почти ничего и не поменялось: как закидывали на орбиту могучим пинком готовые модули, которые в том же виде назад и падали, так и закидывают.
rPman
08.03.2018 00:54Для начала там нужно сделать заправку, чтобы повысить мобильность на орбите, а затем все что угодно.
Интересно, на сколько реально/оправдано забирать и хранить воздух на таких орбитах специально для этого?
1Fedor
07.03.2018 09:44-2Не понятно в чем новость и достижение. Ионный двигатель известен давно.
Пишут об ионизации кислорода, которого достаточно в верхних слоях атмосферы и тут же «использует в качестве топлива (рабочего тела) молекулы разреженного воздуха»..." стало ясно, что двигатель работает на воздухе" и далее уже летят на Марс «Подобные аппараты способны работать в верхних слоях атмосферы других планет. Например, на углекислом газе в атмосфере Марса»
А как долететь до Марса без запаса рабочего тела?
Японский спутник Хаябуса летел к астероиду Итокава на советском СПД-100, на ксеноне.
А тут из лаборатории никуда не полетел и уже мировой прорыв.
Lexxnech
07.03.2018 10:41+2В статье вполне ясно указано, в чем достижение — в возможности летать в очень низких орбитах неограниченно долго, без расхода рабочего тела/топлива.
Задача разгона в вакууме перед этим двигателем не стоит, так что Ваше возмущение непонятно — Вас же не удивляет невозможность взлета с Земли на ионных двигателях?
saboteur_kiev
08.03.2018 06:16Кстати, ни в статье ни оригинальной статье, так и не описаны результаты исследования.
Кроме слов, что «теория рабочая» ни достигнутой тяги, ни реальных затрат.
О том, можно ли уже прямо завтра коммерческое/массовое использование или нужно еще 50 лет допиливать технологию — ни слова.
sinc_func
07.03.2018 18:30Если быть объективным, что мешает тому же ОКБ Факел немного пиариться и у нас в стране.
Например, можно рассказать о наших опытах полувековой давности по использованию остаточных газов на границе ионосферы для целей движения.
Где-то в начале 2000-х на одной из научных конференций я слушал француза, и он откровенно говорил, что наиболее интересный вариант ионного двигателя (схема УЗДП — это тот самый СПД -100), были создан и долго развивался изначально в СССР. Задача этого француза была по сути простая — нужно было найти специалиста со знанием know-how… Значительная часть исследовательских работ проводилась в Харькове… И этот «товарищ» крутился с пониманием дела…
Какие альтернативы мы могли бы увидеть на Западе на середину 90-х.
Я вижу только — SERT-II (со всем его геморроем).
Однако применительно к современности — ситуация получается как с ракетой Королева…
Где новые идеи?.. Или хотя бы технически грамотный пиар.
Ведь какими-то знаниями (которые уже давно слиты; говорю как бывший конструктор ОКБ Факел, знающий конструкцию СПД-100) можно было бы поделиться с гик-сообществом для образовательных целей.
technarium
07.03.2018 11:03Масса спутника? Полезная нагрузка? Кроме движка, батареек итп? Фотокамера, антенны, приемник, передатчик, система управления — на все это импульс требуется.
lingvo
07.03.2018 11:20Интересны все же цифры. Какая тяга получена, при каком потреблении электричества и расхода тела?
jonywtf
07.03.2018 12:40что же это получается… мы берем молекулы разряженного воздуха, разгоняем до бешеной скорости и отправляем в дальний космос! я понимаю что планеты постоянно теряют атмосферу в больших количествах, но теперь и мы насосы на орбиту выведем для этого) идея очень классная, но как-то жалко что мы вводим новый негативный антропогенный фактор, хоть и очень небольшой)
BubaVV
07.03.2018 13:25Я по секрету скажу, что мы еще и орбитальный импульс планет разбазариваем, при гравитационных маневрах
RUSich101
07.03.2018 13:46Хохмы ради: Через сотню лет экологи буду трубить о том, что низкоорбитальные самоподдерживающие орбиту спутники ускоряют истечение атмосферы в космос. И если рост группировки спутников продолжится в том же объеме, то безопасной атмосферы нам хватит на X лет. А дальше всех поджарит ультрафиолет. Или же ионизированный и разогнанный газ не будет покидать магнитное поле Земли?
Mad__Max
09.03.2018 04:59При соответствующей скорости — будут. И без всяких ионников из атмосферы по чуть-чуть утекает — самые быстрые молекулы из теплового распределения улетают и магнитное поле этому не помеха, главное преодолеть гравитацию.
А такой двигатель сразу будет выбрасывать газ на скорости выше 2й космической (а меньше смысла делать просто нет) и соответственно почти весь «выхлоп» улетит от планеты безвозвратно.
Так что в случае действительно массового применения думаю и такие «алармистские» статьи появятся. Правда расчетный Х будет очень большим.
Torvald3d
07.03.2018 14:31Сильно не минусуйте, просто интересно: что будет если под струю такого двигателя подставить руку?
ffffffffff
07.03.2018 15:41+1Вакуум (или очень разреженная среда) убьет вас раньше, чем разогнанные до больших скоростей частицы нанесут вам хоть какой-то вред
servermen
07.03.2018 21:47И это ещё не всё. Подобные аппараты способны работать в верхних слоях атмосферы других планет. Например, на углекислом газе в атмосфере Марса.
А Меркурий? Он же вроде коллекционирует возле себя молекулы разреженных инертных газов.
Zenitchik
Не топлива, а рабочего тела.