Ксенон в ионных и плазменных реактивных двигателях

На протяжении многих лет традиционные химические двигательные установки были основным выбором для запуска ракет и приведения в движение космических аппаратов. Однако достижения в области технологий космических двигателей привели к разработке ионных и плазменных реактивных двигателей. В основе этих передовых двигательных установок лежит благородный газ ксенон.

Ионные и плазменно-реактивные двигатели — это инновационные двигательные установки, использующие принципы электрической тяги. В отличие от традиционных химических ракет, которые полагаются на сгорание топлива для создания тяги, ионные и плазменные двигатели работают за счет разгона ионов или плазмы до высоких скоростей и выбрасывания их на высоких скоростях.

Этот процесс создает постоянную тягу, в результате чего получается высокоэффективная и экономящая топливо силовая установка.

Ионные двигатели работают за счет ионизации топливного газа, в данном случае ксенона, а затем ускорения ионов с помощью электрических полей. Ионы ксенона генерируются путем удаления электронов из атомов ксенона, в результате чего образуются положительно заряженные ионы. Затем эти ионы выбрасываются из двигателя с помощью магнитного или электрического поля, создавая тягу при выходе на высоких скоростях.

Высокий удельный импульс (Isp) ионных двигателей, то есть эффективность преобразования массы топлива в тягу, является одним из их ключевых преимуществ перед химическими ракетами. Относительно высокая атомная масса ксенона обеспечивает более высокие скорости выхлопа, что повышает производительность двигателя.

Плазменно-реактивные двигатели, также известные как магнитоплазмодинамические (MPD) двигатели, используют другой подход для создания тяги. Они создают и ускоряют плазму, ионизированный газ, состоящий из положительных ионов и свободных электронов.

Ксенон может использоваться в качестве топлива для двигателей MPD, и, подобно ионным двигателям, он ионизируется для получения необходимой плазмы. Затем плазма ускоряется через магнитное сопло, создавая в процессе тягу.

Ксенон превратился в топливо, меняющее правила игры в мире ионных и плазменных реактивных двигателей, обеспечивающее будущее космических исследований. Его уникальные свойства, включая высокую атомную массу и химическую инертность, делают его идеальным выбором для электрических двигательных установок.