náhľad|Iónový motor NSTAR, 2.3 kW náhľad|elektrostatický iónový pohon
Iónový motor alebo iónový pohon () je reaktívny motor, ktorý vytvára ťah urýchľovaním a vystreľovaním iónov v protismere zamýšľaného zrýchlenia, za pomoci elektrickej energie. Pre nízky dosahovaný ťah pohonu a teda mimoriadne nízke dosahované zrýchlenia, má obmedzenú špecifickú oblasť použitia. Používa sa najmä pre nepilotované dlhodobé kozmické misie a na dosahovanie vysokých kozmických rýchlostí. Iónové motory dosahujú extrémne vysokú výtokovú rýchlosť paliva, čím dosahujú vysoký špecifický impulz, čo je ich hlavnou výhodou.
Všeobecný princíp funkcie náhľad|ABEP, koncept iónového motora využívajúceho vysokú atmosféru. Iónový motor väčšinou používa pracovnú látku, ktorá sa ľahko skladuje, ľahko ionizuje a podľa možnosti minimálne opotrebováva vlastný motor. Existujú však aj moderné koncepcie (napr. ABEP), využívajúce na pohon zozbierané ióny z vysokej atmosféry vo výškach 2001000 km nad povrchom Zeme. Takýto koncept funguje podobne ako Bussardov náporový motor, len miesto fúzneho reaktora sú ióny urýchľované konvenčným spôsobom. Ióny sa vhodným spôsobom ionizujú, napríklad tepelne, alebo mikrovlnne. Pre ionizáciu a urýchlenie iónov je potrebný výkonný elektrický zdroj. Spravidla sa používajú solárne panely, alebo rádioizotopový termoelektrický generátor. Uvažujú sa tiež koncepty z jadrovým reaktorom, fúznym reaktorom, alebo s premenou tepelenej energie Slnka, či laseru pomocou stirlingovho motora. Následne sú ióny vhodným spôsobom urýchlené, najčastejšie: elektrostaticky hallovou silou magnetoplazmatickým motorom na záver sú vystreľované ióny často neutralizované elektrónovým delom, ktoré vstrekuje prebytočné elektróny do vyfukovaného iónového plynu.
Základné typy iónových pohonov náhľad|Pohon využívajúci Hallov efekt náhľad|Sonda Hayabusa2 s iónovým pohonom Základné typy iónových pohonov delíme na: Elektrostatické pohony Iónový motor s vysokonapäťovou urýchľovacou mriežkou Iónový motor s Hallovým efektom FEEP pohony Elektromagnetické (plazmové) Pulzné plazmové pohony (PPT) Magnetoplazmadynamické pohony Plazmové pohony bez elektródy Magnetoplazmatický pohon s elektrotermálnym vysokofrekvenčným ohrevom, s variabilným špecifickým impulzom (VASIMR) Mikrovlnný elektrotermálny pohon
Základné rovnice iónových pohonov Za najzákladnejšie rovnice pre iónový pohon považujeme ťah a špecifický impulz, teda výtokovú rýchlosť iónov.Základy elektrických pohonov,
Ťah iónového pohonu môžme vypočítať z výkonu motora a špecifického impulzu:
Kde: F je ťah motora v N, η je účinnosť pohonu P je elektrický výkon vo W, Isp je špecifický impulz v sekundách (prevod: napr. Isp=332 s je 3320 m/s) g je 8,91 ms-2
Za ideálných podmienok je kladným iónom udelená rýchlosť:
Príklady použitia iónových motorov + Príklady použitia iónových motorov Iónový motor Pohonná látka Napájanie (kW) Isp (m/s) Ťah (mN) Hmotnosť pohonu (kg) Satelit Cieľ satelitu NSTARIontový motor NSTAR, NEXT, Xenón 2,3 33 000 92 8,33 Deep Space 1 Dawn Prelet okolo asteroidu 9969 Braille Sonda k planetkám Vesta a Ceres. NEXT Xenón 6,9 41 000 236 13,5 DART mission Test protimeteorickej obrany Zeme impaktný cieľ 65803 Didymos X3Iónový motor X3, Xenón, al. Kryptón 102 26 000 5400 230 AEPSPokročilé elektrické pohony, Xenón 13,3 29 000 600 25 PPE modul Výstavba lunárnej orbitálnej stanice Lunar Gateway ECRHayabusa Asteroid Explorer Powered by Ion Engines,ttp://electricrocket.org/IEPC/IEPC-2009-267.pdf Xenón 0,25 30 000 8 59 Hajabusa (4x ECR) Pristátie a návrat vzorkyasteroid 25143 Itokawa
Referencie
Pozri aj
Raketový motor Bussardov náporový motor
Iné projekty
Kategória:Raketové motory