Europeiska rymdorganisationen har rapporterat det första testet av en ramjet-jonmotor som använder luft från den omgivande atmosfären som bränsle I ett pressmeddelande publicerat på byråns officiella webbplats anges att sådana motorer i framtiden kan användas i små satelliter, vilket gör att de kan arbeta under nästan obegränsad tid i en bana med en höjd av 200 kilometer eller mindre.
Jonmotorer är baserade på principen om jonisering av gaspartiklar och deras acceleration med hjälp av ett elektrostatisk fält. På grund av designfunktionerna accelereras gaspartiklar i sådana motorer till mycket högre hastigheter än i kemiska motorer. Ionmotorer kan skapa en mycket högre specifik impuls och har lägre bränsleförbrukning, men de har en betydande nackdel - de skapar extremt låg drivkraft jämfört med konventionella kemiska motorer. Det är därför jonmotorer sällan används i praktiken. Nya exempel på deras användning inkluderar kanske rymdskeppet Dawn som för närvarande kretsar om dvärgplaneten Ceres och BepiColombo-uppdraget för att utforska Mercury, som kommer att börja i slutet av 2018.
Diagram över en ramjet-luftjonmotor.
Standardkonfigurationen för jonstrusterar som används idag förutsätter en leverans av bränsle, som vanligtvis är xenongas. Men det finns också begreppet ramjet-jonmotorer, som aldrig har använts i verkliga rymduppdrag. Det skiljer sig från konventionella jonmotorer genom att källan till bränsle inte är en begränsad tillförsel av gas, som måste laddas i tanken före lansering, utan direkt från jordens atmosfär eller en annan kropp med en atmosfär.
I teorin kan ett litet rymdskepp utrustat med en sådan motor vara i låg bana nästan för evigt med en höjd av 150 kilometer. I det här fallet kommer atmosfärisk bromsning att kompenseras av drivkraften från motorn, som drar luft från denna atmosfär.
Tillbaka 2009 lanserade Europeiska rymdorganisationen GOCE-satelliten, som tack vare en jonmotor som alltid är på plats med ett utbud av xenon har varit i 255 kilometer omloppsbana i nästan fem år. Som ett resultat av experimentet beslutade ESA att börja utveckla ett koncept för en ramjet-jonmotor för liknande satelliter med låg omloppsbana.
Gasprovtagningsinstallation.
Kampanjvideo:
Jonmotortest med xenon som bränsle.
Prototypen testades inuti en vakuumkammare. Ursprungligen matades accelererad xenon in i installationen. Som en del av experimentets andra del matades en blandning av syre och kväve in i gasintagssystemet, som simulerade den atmosfäriska sammansättningen på en höjd av 200 kilometer. I den sista delen av testet använde ingenjörerna en blandning av ren luft för att testa systemets funktionalitet i huvudläget.
Jonmotortest med luft som bränsle.
Nikolay Khizhnyak