אשראי תמונה: ESA
משימת SMART-1 של סוכנות החלל האירופית תשתמש במנוע יונים מהפכני כדי לעזור לה לחפש אחר הוכחות לכך שהירח נוצר לאחר התנגשות אלימה של כוכב לכת קטן יותר עם כדור הארץ. מנוע יונים פועל על ידי האצת חלקיקי גז מיוננים בזרם קבוע במשך חודשים ואף שנים. למרות שהדחף נמוך מאוד, הוא יעיל מאוד ודורש שבריר של דלק שמשמש רקטות מסורתיות.
מעריצי סרטי המדע הבדיוני יודעים שאם אתה רוצה לנסוע מרחקים קצרים מכוכב הלכת שלך, היית משתמש ב"כונן יונים "נשגב. עם זאת, האם כזה יון מונע מדע בדיוני, או עובדה מדעית?
התשובה נעוצה איפשהו בין לבין. מנועי יונים הם לפחות 1959. שני מנועי יון אפילו נבדקו בשנת 1964 בלוויין SERT 1 האמריקאי - האחד הצליח, השני לא.
העיקרון הוא פשוט פיזיקה קונבנציונלית - אתה לוקח גז ואת מייננת אותו, מה שאומר שאתה נותן לו מטען חשמלי. זה יוצר יוני גז טעונים באופן חיובי, יחד עם אלקטרונים. הגז המוננן עובר דרך שדה חשמלי או מסך בחלק האחורי של המנוע והיונים עוזבים את המנוע, ומייצרים דחף בכיוון ההפוך.
מאוד חסכוני בדלק
פועלים בוואקום הקרוב של החלל, מנועי יונים יורים את גז הדלק הרבה יותר מהר מאשר מטוס רקטה כימית. לפיכך הם מספקים דחף גדול פי עשרה לכל קילוגרם של דחף המשמש, מה שהופך אותם ל"חסכוניים בדלק ".
למרות שהם יעילים, מנועי יונים הם התקני דחף מאוד. כמות הדחיפה שמקבלים לכמות הדוח המשמשת טובה מאוד, אך הם אינם דוחפים חזק מאוד. לדוגמה, אסטרונאוטים לעולם לא יוכלו להשתמש בהם כדי להוריד את פני כדור הארץ. עם זאת, פעם בחלל, הם יכולים להשתמש בהם לתמרון מסביב, אם הם לא ממהרים להאיץ במהירות. למה? כונני יונים יכולים להגיע למהירויות גבוהות בחלל, אך הם זקוקים למרחק רב מאוד כדי להצטבר למהירויות כאלה לאורך זמן.
יתרון נינוח
מנועי יונים עובדים את הקסם שלהם בצורה נינוחה. תותחים חשמליים מאיצים את היונים. אם הכוח לתאוצה זו מגיע מלוחות השמש של החללית, מדענים מכנים זאת 'הנעה סולארית-חשמלית'. לוחות סולאריים בגודל המשמש בדרך כלל בחללית הנוכחית יכולים לספק רק כמה קילוואט כוח.
מנוע יון המונע באמצעות שמש לא יכול אפוא להתמודד עם הדחף הגדול של רקטה כימית. עם זאת, רקטה כימית טיפוסית בוערת במשך מספר דקות בלבד, ואילו מנוע יון יכול להמשיך לדחוף בעדינות במשך חודשים ואף שנים - כל עוד השמש זורחת והיצע הדלק נמשך.
יתרון נוסף של דחף עדין הוא שהוא מאפשר שליטה חללית מדויקת מאוד, שימושי מאוד למשימות מדעיות הדורשות הצבת יעד מדויקת ביותר.
הבטחת מקום ESA בחלל
מהנדסים בדקו מנוע יון כמערכת הנעה ראשית בפעם הראשונה תוך שימוש במשימת Deep Space 1 של נאס"א בין השנים 1998-2001. משימת SMART-1 של ESA, שתושק בסוף אוגוסט 2003, תצא לירח ותפגין פעולות עדינות יותר של מהסוג הנדרש במשימות עתידיות למרחקים ארוכים. אלה ישלבו לראשונה הנעה חשמלית סולארית עם תמרונים המשתמשים בכוח הכבידה של כוכבי לכת וירחים.
SMART-1 יבטיח את עצמאות אירופה בשימוש בהנעת יונים. משימות מדעיות אחרות של החלל צפויות להשתמש במנועי יון לתמרונים מורכבים הקרובים למסלול כדור הארץ. לדוגמה, משימת ESA LISA תאתר גלי כבידה המגיעים מהיקום הרחוק. המשימות העתידיות של ESA לכוכבי הלכת ישתמשו גם במנועי יון בכדי לשלוח אותם לדרכם.
עכשיו עובדה מדעית
המציאות העכשווית של הנעה חשמלית סולארית עשויה לא להתאים לקסם הקולנוע של סרטי מדע בדיוני עם חלליות שעפות על מסכי הקולנוע שלנו. עם זאת, עבודתה של ESA בנושא SMART-1 ומשימות עתידיות מבטיחה שכונני יונים הם כיום עובדה מדעית יותר מאשר מדע בדיוני.
המקור המקורי: פרסום חדשות ESA
