Napęd elektryczny (przestrzenny) – Wikipedia

. Prędkość elektryczna W polu przestrzennym jest rodzaj napędu reakcji, w którym energia elektryczna jest wykorzystywana jako źródło energii do przyspieszenia płynu. W przeciwieństwie do napędu chemicznego, ten rodzaj napędu przestrzennego nie zapewnia wystarczająco dużych ciągów (pęd poniżej 1 Newton lub 100 gram ) Aby umieścić sztuczne satelity na orbicie, ale dzięki bardzo wysokim impulsowi, umożliwia bardzo znaczne zmniejszenie (do dziesięciu razy) masę ergolów niezbędnych do manewrowania maszyny w przestrzeni w porównaniu z innymi rodzajami napędu. Energia elektryczna jest ogólnie dostarczana przez fotowoltaiczne panele słoneczne, ale może również pochodzić z generatora termoelektrycznego w radiomotopie (RTG).

Prototypy propelentów opracowano w latach 60. XX wieku, ale dopiero od lat 2000. od 2000 roku jego użycie stało się powszechne w przypadku korekt orbitalnych satelitów krążących na orbicie geostacjonarnej i do zbadania układu słonecznego na niektórych sondach przestrzennych ( Smart 1 W Świt W Hayabusa W Bepicolombo ). Wiele technik współistnieje, ale dwie kategorie szczególnie się rozwinęły: efekty halowe i silniki siatki jonowej.

Pojęcie przestrzennego napędu elektrycznego opisano w sposób stosunkowo jednoczesny i niezależny w 1906 r. Przez pionierów domeny przestrzennej Robert Goddard, w 1906 r. I Constantin Tsiolkovski w 1911 r. Różne metody wdrażania opisali Hermann Oberth, w 1929 r. Następnie Shepherd i Cleaver w Wielkiej Brytanii w 1949 roku. Pierwsze praktyczne badania rozpoczęły się w latach 60. XX wieku, na początku ery kosmicznej. Są one przeprowadzane w Stanach Zjednoczonych przez Glenn Research Center of NASA, przez JPL i Hughes Research Laboratories oraz w Związku Radzieckim przez kilka laboratoriów badawczych. Pierwsze eksperymentalne propelety elektryczne stosowane w przestrzeni są silniki jonowe, wykorzystujące rtęć lub cez jako płyn. Radzieckie badania koncentrują się na silnikach efektów halowych, podczas gdy amerykańscy badacze są szczególnie zainteresowani silnikami jonowymi w siatkach ^{[[[ Pierwszy ]} .

Instalacja momentu obrotowego silników SPT-60 na pokładzie sowieckich satelitów pogodowych Meteor (Pierwsze uruchomienie w 1971 r.) To pierwsze operacyjne zastosowanie przestrzennego napędu elektrycznego. Te efekty hali są wykorzystywane do utrzymania satelitów na swojej orbicie. Japonia wypuściła satelitę w 1995 roku Test inżynierski satelitarny VI , który jest wyposażony w silnik jonowy z kratami. W Stanach Zjednoczonych pierwsze użycie komercyjne rozpoczęło się w 1997 r. Wraz z uruchomieniem satelitów telekomunikacyjnych Hughes wyposażonych w silniki XIPS ( Ksenonowy układ napędowy ). Sonda kosmiczna Głęboka przestrzeń 1 , uruchomione w 1998 roku, jest pierwszym urządzeniem przeznaczonym do zbadania układu słonecznego, którego główny napęd zapewnia silnik elektryczny ^{[[[ Pierwszy ]} .

Napęd wytwarza znacznie niższy ciąg niż w przypadku konwencjonalnych układów chemicznych napędu, ale ciąg ten ćwiczy w znacznie ważniejszym przedziale czasowym. Jednak ta technologia ma pewne wady:

• Czas trwania misji jest wydłużony, ze względu na bardzo niskie wypychanie (równoważne z oddechem mężczyzny z jednej strony, dla niektórych z tych silników);
• Moc paneli słonecznych przynoszących energię do systemu jest ograniczona przez ich masę, dlatego zmniejsza to również ciąg, jaki może wytworzyć silnik. Zjawisko to jest tym bardziej obecne, ponieważ w ten sposób sonda wyposażona w słońce (gdy podwójna odległość, moc odbierana przez panele jest podzielona przez cztery).

Pędność magnetoplazmadynamiczna jest zbliżona do tego rodzaju napędu.

Elektryczne propelety można przechowywać w trzech kategoriach:

• Elektrotermiczne paliwo, w których płyn jest doprowadzany do wysokiej temperatury przez wyładowanie elektryczne. Powstały gaz rozluźnia się w dyszy. To na przykład ” ArcJets », Elektrotermiczne paliwa hydrazyny;
• Elektromagnetyczne paliwa, w których płyn jest stosowany w postaci jonizowanego osocza, który jest przyspieszany przez interakcję między pólami elektrycznymi i magnetycznymi: są to „dynamiczne plazma magneto” (MPD), pulsowane pulsowo pulsellants. ;;;
• Elektrostatyczne paliwa, w których płyn jest stosowany w postaci jonów przyspieszonych przez pole elektryczne. Są to silniki jonowe, paliwa efektu Halla.

Kontrola postawy [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Ze względu na bardzo niskie popychanie ten rodzaj napędu jest idealny do przeprowadzania naczyń lub satelitów na orbicie lub na trajektorii w kierunku innego ciała niebieskiego. Zapobiega to wprowadzaniu ciężkich monergoli (RCS) lub kół reakcyjnych do naczynia. Niskie zużycie tych silników pozwala również zapewnić tę rolę przez bardzo długi czas.

Utrzymanie satelitarne na orbicie geostacjonarnej [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Zasada działania tych silników silnie ogranicza ich ciąg, ale pozwala na bardzo długi czas pracy. Dlatego nie zawsze są najlepszym wyborem dla statku kosmicznego, ale ich użycie doskonale nadaje się do częstych i powtarzających się zastosowań do utrzymywania satelitów z bardzo precyzyjną orbitą. Ponadto charakter tych silników, zawierający bardzo niewiele części mobilnych, zapewnia im bardzo dobrą niezawodność w czasie (silniki chemiczne ulegają znacznie silniejszym naprężeniom mechanicznym i termicznym i mają dość ograniczoną żywotność).

Moduł napędu elektrycznego typu VasiMR jest obecnie wypełniony i powinien być testowany na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ^{[[[ 2 ]} . Międzynarodowa stacja kosmiczna, ze względu na dość niską orbitę, nadal ulega skutkom atmosfery i traci kilka metrów nad poziomem morza (szlak aerodynamiczny). Taki silnik byłby najbardziej odpowiednim rozwiązaniem do utrzymania stabilnej orbity.

Napęd międzyplanetarny; Sondy przestrzenne [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Do sond przestrzennych NASA Głęboka przestrzeń 1 , uruchomiony w 1998 r., Był pierwszym, który użył silnika elektrycznego jako przestrzennego układu napędowego. Próba Smart-1 , z Europejskiej Agencji Kosmicznej rozpoczęto w 2004 r. I umieszczoną na orbicie wokół Księżyca za pomocą napędu elektrycznego. Użyła silnika PPS-1350 z Snecma, który wytworzył ciąg 9 gramy . Jest to pierwsza europejska sonda, która dołączyła do korpusu układu słonecznego i satyscyjnie stosując napęd elektryczny.

Wśród tych silników są:

• PPS-1350, z ciągiem 9-gramowym (około 0,09 N );
• PPS-5000, z ciągiem 32 gramów (około 0,32 N ) i który działa przez 15 000 godzin i zużywa 5 kW energia elektryczna; Silnik Snecma został przyjęty w 2015 roku dla nowej rodziny Spacebus Neo ^{[[[ 3 ]} ;
• PPS-20K, który zużywa 20 kW zasilać i wytwarza 100 gramów (około 1 N ).

Bibliografia [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

• (W) I M. Goebel et Ira Katz, Podstawy napędu elektrycznego: pędniki jonów i hali , JPL Space Science and Technology Series, 2008 , 493 P. ( Czytaj online ) .
• (W) George P Sutton et Oscar Bible, Rakietowe elementy napędowe 8 ^{To jest} redagowanie , Wiley, 2010 (ISBN 978-0-470-08024-5 ) .
• (W) Stéphane Mazoffre, ‘ Napęd elektryczny do satelitów i statku kosmicznego: ustalone technologie i nowe podejścia » W IOP W tom. ¨25, 6 kwietnia 2016 W P. 1-27 (Doi 10.1088/0963-0252/25/3/3/33002 W Czytaj online ) – Elektryczne napęd satelitów i sond kosmicznych: sprawdzone technologie i nowe podejścia.
• (W) Igor Levchenko, ‘ Kosmiczne systemy mikropropulsji dla Cubesats i małych satelitów: od zbliżających się celów po ponadprzeciętne granice » W Recenzje fizyki stosowanej W tom. ¨5, 2018 W P. 1-27 (Doi 10.1063/15007734 W Czytaj online ) – Mikropropulsja dla Cubessats i małych satelitów

Powiązane artykuły [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Linki zewnętrzne [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]