Kada razmišljamo o svemirskim putovanjima, skloni smo prikazivati ogromnu raketu koja eksplodira sa Zemlje, a ogromni mlazni tokovi vatre i dima izlaze na dnu, dok se ogromni stroj bori da pobjegne od Zemljine gravitacije. Ali jednom kad je svemirska letjelica prekinula svoju gravitacijsku vezu sa Zemljom, imamo druge mogućnosti napajanja njima. Ionski pogon, o kojem se u znanstvenoj fantastici dugo sanjalo, danas se koristi za slanje sondi i svemirskih letjelica na dugim putovanjima kroz svemir.
NASA je prvo započela istraživanje pogona iona 1950-ih godina. 1998. ionski je pogon uspješno korišten kao glavni pogonski sustav na svemirskom brodu, koji je napao Deep Space 1 (DS1) u svojoj misiji na asteroid 9969 Braille i Comet Borrelly. DS1 je dizajniran ne samo za posjet asteroidu i kometi, već i za testiranje dvanaest naprednih, visoko rizičnih tehnologija, koji su među njima glavni ionski pogonski sustav.
Ionski pogonski sustavi stvaraju malu količinu potiska. Držite devet četvrtina u ruci, osjetite kako ih gravitacija Zemlje povlači i imate ideju koliko malo potiska stvaraju. Ne mogu se koristiti za lansiranje svemirskih letjelica s tijela jake gravitacije. Njihova snaga leži u tome da nastave stvarati potisak tijekom vremena. To znači da mogu postići vrlo visoke maksimalne brzine. Ionski potisnici mogu pokretati svemirske letjelice brzinom većom od 320 000 kp / h (200 000 mph), ali za postizanje te brzine moraju biti dugo u pogonu.
Ion je atom ili molekula koja je izgubila ili stekla elektron i stoga ima električni naboj. Dakle, ionizacija je proces punjenja naboja atoma ili molekule dodavanjem ili uklanjanjem elektrona. Kad se napuni, ion će se htjeti pomicati u odnosu na magnetsko polje. To je u srcu ionskih pogona. Ali određeni su atomi bolje prikladni za to. Nasini pogoni iona obično koriste ksenon, inertni plin, jer nema rizika od eksplozije.
U pogonu s ionima ksenon nije gorivo. Nije izgarano i nema svojstvena svojstva koja ga čine korisnim kao gorivom. Izvor energije za pogon iona mora doći negdje drugdje. Taj izvor može biti električna energija iz solarnih ćelija ili električna energija stvorena toplinom raspada nuklearnog materijala.
Ioni nastaju bombardiranjem plina ksenona visokoenergetskim elektronima. Jednom napunjeni, ti se ioni povlače kroz par elektrostatičkih mreža - nazvanih lećama - njihovim nabojima i izbacuju se iz komore stvarajući potisak. To pražnjenje naziva se ionska zraka, i ponovo se ubrizgava s elektronima kako bi neutralizirao svoj naboj. Evo kratkog videa koji prikazuje kako rade ionski pogoni:
Za razliku od tradicionalne kemijske rakete, gdje je njen potisak ograničen koliko goriva može nositi i sagorjeti, potisak generiran ionskim pogonom ograničen je samo snagom električnog izvora. Količina pogonskog goriva koje brod može nositi, u ovom slučaju ksenon, sekundarna je briga. NASA-ina svemirska letjelica koristila je samo 10 unci ksenonskog pogonskog sredstva - što je manje od limenke - za 27 sati rada.
Teoretski, ne postoji ograničenje snage električnog izvora koji pokreće pogon, a radimo na razvoju još snažnijih ionskih potiskivača nego što to trenutno imamo. U 2012. godini, NASA-in evolucijski ksenonski potisnik (NEXT) radio je na 7000w više od 43.000 sati, u odnosu na ionski pogon na DS1 koji je trošio samo 2100w. SLJEDEĆE, a dizajni koji će ga nadmašiti u budućnosti omogućit će svemirskim brodovima da produže misije na više asteroida, kometa, vanjske planete i njihove mjesece.
Misije koje koriste ionski pogon uključuju NASA-ino misiju zore, japansku misiju Hayabusa za asteroid 25143 Itokawa i nadolazeće ESA misije Bepicolombo koja će se uputiti u Merkur 2017. i LISA Pathfinder koja će proučavati gravitacijske valove niske frekvencije.
Uz stalna poboljšanja sustava za pogon iona, ovaj će popis samo rasti.
