De European Space Agency heeft de eerste test gerapporteerd van een straalmotor-ionenmotor met lucht uit de omringende atmosfeer als brandstof. Een persbericht dat op de officiële website van het bureau is gepubliceerd, stelt dat dergelijke motoren in de toekomst kunnen worden gebruikt in kleine satellieten, waardoor ze bijna onbeperkt kunnen werken in een baan met een hoogte van 200 kilometer of minder.
Ionenmotoren zijn gebaseerd op het principe van ionisatie van gasdeeltjes en hun versnelling door middel van een elektrostatisch veld. Vanwege de ontwerpkenmerken worden gasdeeltjes in dergelijke motoren tot veel hogere snelheden versneld dan in chemische motoren. Ionenmotoren zijn in staat een veel hogere specifieke impuls te creëren en vertonen een lager brandstofverbruik, maar ze hebben één belangrijk nadeel: ze creëren een extreem lage stuwkracht in vergelijking met conventionele chemische motoren. Daarom worden ionenmotoren tegenwoordig in de praktijk zelden gebruikt. Recente voorbeelden van hun gebruik zijn misschien het Dawn-ruimtevaartuig, dat momenteel in een baan om de dwergplaneet Ceres draait, en de BepiColombo-missie om Mercurius te verkennen, die eind 2018 zal beginnen.
Diagram van een straalmotor lucht-ionenmotor.
De standaardconfiguratie van ionenstuwraketten die tegenwoordig worden gebruikt, gaat uit van een toevoer van brandstof, meestal xenongas. Maar er is ook het concept van straalmotor-ionenmotoren, dat nog nooit is gebruikt in echte ruimtemissies. Het verschilt van conventionele ionenmotoren doordat de brandstofbron niet een eindige voorraad gas is, die vóór de lancering in de tank moet worden geladen, maar rechtstreeks lucht uit de atmosfeer van de aarde of een ander lichaam met een atmosfeer.
In theorie kan een klein ruimtevaartuig dat met een dergelijke motor is uitgerust, bijna voor altijd in een lage baan om de aarde zijn met een hoogte van 150 kilometer. In dit geval wordt atmosferisch remmen gecompenseerd door de stuwkracht van de motor, die lucht uit deze atmosfeer trekt.
In 2009 lanceerde de European Space Agency de GOCE-satelliet, die, dankzij een altijd actieve ionenmotor met een voorraad xenon, al bijna vijf jaar in een baan om de aarde van 255 kilometer zit. Als resultaat van het experiment besloot ESA een concept van een raketmotor-ionenmotor te ontwikkelen voor vergelijkbare satellieten met een lage baan.
Gasbemonsteringsinstallatie.
Promotie video:
Ionenmotortest met xenon als brandstof.
Het prototype is getest in een vacuümkamer. Aanvankelijk werd versneld xenon in de installatie gevoerd. Als onderdeel van het tweede deel van het experiment werd een mengsel van zuurstof en stikstof in het gasinlaatsysteem gevoerd, dat de atmosferische samenstelling op een hoogte van 200 kilometer simuleerde. In het laatste deel van de test gebruikten ingenieurs een mengsel van schone lucht om de functionaliteit van het systeem in de hoofdmodus te testen.
Ionenmotortest met lucht als brandstof.
Nikolay Khizhnyak