Kuvan luotto: ESA
Euroopan avaruusjärjestön SMART-1-operaatio käyttää vallankumouksellista ionimoottoria auttamaan sitä etsimään todisteita siitä, että Kuu syntyi pienemmän planeetan väkivaltaisen törmäyksen jälkeen maan kanssa. Ionimoottori toimii kiihdyttämällä ionisoituja kaasuhiukkasia vakiovirrassa kuukausien tai jopa vuosien ajan. Vaikka työntövoima on hyvin pieni, se on erittäin tehokas ja vaatii murto-osan polttoainetta, jota perinteiset raketit käyttävät.
Science fiction -elokuvien fanit tietävät, että jos haluat matkustaa lyhyitä matkoja kotiplaneetaltasi, käyttäisit alavaloa 'ion drive'. Onko kuitenkin tällainen ionikäyttöinen fiktio vai tiede tosiasia?
Vastaus on jossain niiden välissä. Ionimoottorit ovat peräisin ainakin vuodelta 1959. Kaksi ionimoottoria testattiin jopa vuonna 1964 amerikkalaisella SERT 1 -satelliitilla - toinen oli onnistunut, toinen ei.
Periaate on yksinkertaisesti tavanomainen fysiikka - otat kaasun ja ionisoit sen, mikä tarkoittaa, että annat sille sähkövarauksen. Tämä luo positiivisesti varautuneita kaasu-ioneja yhdessä elektronien kanssa. Ionisoitu kaasu kulkee sähkökentän tai seulan läpi moottorin takana ja ionit poistuvat moottorista tuottaen työntövoiman vastakkaiseen suuntaan.
Erittäin polttoainetaloudellinen
Avaruuden lähellä olevassa tyhjiössä toimivat ionimoottorit ammuttavat ponnekaasun paljon nopeammin kuin kemiallisen raketin suihku. Siksi ne toimittavat noin kymmenen kertaa enemmän työntövoimaa kiloa kohti käytettyä ponneainetta, mikä tekee niistä erittäin 'polttoainetaloudellisia'.
Vaikka ionimoottorit ovat tehokkaita, ne ovat erittäin pienitehoisia laitteita. Käytettyä ponneaineen määrää koskeva työntömäärä on erittäin hyvä, mutta ne eivät työnnä kovin voimakkaasti. Esimerkiksi, astronautit eivät koskaan voineet käyttää niitä planeetan pinnan poistamiseen. Avaruudessa ollessaan he voisivat kuitenkin käyttää niitä liikkumiseen, jos he eivät kiirehdi nopeasti kiihtymään. Miksi? Ionilaitteet voivat saavuttaa suuria nopeuksia avaruudessa, mutta ne tarvitsevat erittäin pitkän matkan rakentuakseen sellaisiin nopeuksiin ajan myötä.
Vapaa etu
Ionimoottorit toimivat taikuutensa rauhallisesti. Sähköpistoolit kiihdyttävät ioneja. Jos tämän kiihtyvyyden voima tulee avaruusaluksen aurinkopaneeleista, tutkijat kutsuvat sitä 'aurinkoenergiaksi'. Aurinkopaneelit, joiden koko on tyypillisesti käytössä nykyisissä avaruusaluksissa, voivat syöttää vain muutaman kilowatin virran.
Auringon käyttövoimainen ionimoottori ei siksi voinut kilpailla kemiallisen raketin suuren työntövoiman kanssa. Tyypillinen kemiallinen raketti palaa kuitenkin vain muutaman minuutin, kun taas ionimoottori voi jatkaa työntämistä varovasti kuukausia tai jopa vuosia - niin kauan kuin aurinko paistaa ja ponneaineen tarjonta kestää.
Toinen lempeän työntövoiman etu on, että se mahdollistaa erittäin tarkan avaruusaluksen hallinnan, erittäin hyödyllinen tieteellisissä tehtävissä, jotka vaativat erittäin tarkkaa kohteen osoittamista.
Varmistetaan ESA: n paikka avaruudessa
Insinöörit testasivat ionimoottoria päävoimansiirtojärjestelmänä ensimmäistä kertaa käyttämällä NASA: n Deep Space 1 -operaatiota vuosina 1998-2001. ESA: n SMART-1-operaatio, jonka on tarkoitus käynnistää elokuun lopulla 2003, menee kuuhun ja osoittaa hienoimpia sellainen, jota tarvitaan tulevissa kaukomatkoissa. Ne yhdistävät aurinkoenergian kuljettamisen liikkeisiin, joissa planeettojen ja kuiden painovoima käytetään ensimmäistä kertaa.
SMART-1 varmistaa Euroopan itsenäisyyden ionin käyttövoiman käytössä. Muiden avaruustieteellisten tehtävien odotetaan käyttävän ionimoottoreita monimutkaisissa liikkeissä lähellä Maan kiertorataa. Esimerkiksi ESA: n missio LISA havaitsee kaukaisesta universumista tulevat painovoima-aallot. ESA: n tulevissa planeettojen virkamatkoissa käytetään myös ionimoottoreita lähettämään ne matkalleen.
Nyt tiede tosiasia
Aurinkoenergian nykyajan todellisuudet eivät ehkä vastaa sci-fi-elokuvien taikuutta elokuvien näytöllä lentävien avaruusalusten kanssa. ESA: n työ SMART-1: n ja tulevien tehtävien parissa kuitenkin varmistaa, että ioniajurit ovat nyt enemmän tieteellisiä tosiseikkoja kuin tieteiskirjallisuus.
Alkuperäinen lähde: ESA-lehdistötiedote
