A jövőben bolygóközi és a Naprendszer távoli bolygóira történő repülésekhez olyan innovatív motorokra van szükség, amelyek egészen más elven működnek, mint a ma létező folyékony hajtóanyagú rakétaerőművek.
Ahhoz pedig, hogy folyékony rakétamotorral repülhessenek a Naprendszeren kívül, óriási mennyiségű üzemanyag-tartalékra lesz szükség egy repülő űrhajó számára, ami ezt a vállalkozást szinte lehetetlenné teszi.
De ma ez az elképzelés meglehetősen kivitelezhetőnek tűnik. És sokkal több lehetőség van ilyen hosszú távú járatokra ionmotorokból. És ez nem fantázia, mert ilyen motorok már működnek, például automatikus amerikai és európai szondákon.
Az ilyen motorok megjelenését még 1910-ben jósolták Donald Horner tudományos regényében, a "Repülõ a Naphoz" címmel. De az ionmotorok első mintáit csak a 20. század második felében dolgozták ki. Az USA-ban és a Szovjetunióban egyaránt kifejlesztették őket.
Érdemes megjegyezni, hogy az amerikaiak sokkal nagyobb sikert értek el az ionmotorok fejlesztésében, mint a szovjet tudósok. De a szovjet tervezők voltak azok, akik elsőként a világon használtak ionmotort a Zond-2 űrhajón. A napelemek energiáját kapta, és motorként használták a pálya manőverek során.
A modern ionmotorok teljesítménye annyira megnőtt, hogy manapság az űrhajók fejlesztői a távolsági űrrepülések fő erőművének tekintik őket.
A mai napig Oroszország ilyen erőművek fejlesztésével foglalkozik az Állami Kutatóközpontban. MV Keldysh, és nagyon sikeresen. Eddig azonban az egész kérdés csak a földi tesztekre korlátozódik. A folyékony rakétamotorokkal ellentétben az ionmotor az inert gáz Xenont használja.
Az ionmotor működési elve olyan, hogy egy speciális kamrában a napelemek által generált elektromos töltés hat a xenonra, és a gáz ionizálódik.
A keletkező ionokat elektrosztatikus mezőben nagyon nagy sebességre, 200 km / s nagyságrendű sebességre gyorsítják. De érdemes megjegyezni, hogy az ionmotorok tolóereje százszor kisebb, mint a folyékony rakétamotoroké. Tehát nem lehet elindulni a Földről rajtuk. Emiatt a repülőgép orbitális pályára állítását folyékony hajtóanyagú rakétamotorokkal kell végrehajtani.
Tehát mi értelme van. A lényeg az, hogy nagyon gazdaságosak. Az ionmotort nulla gravitációs körülmények között, nagy távolságon folyamatosan gyorsítják. Az ionmotor évekig képes üzemanyag nélkül üzemelni.
Ezeket a motorokat használják manapság távolsági űrutazásokra más bolygók és aszteroidák pályájára.
A folyékony hajtóanyagú rakétamotorokhoz képest az ionmotor nagyon könnyű és kompakt, ami hosszú emberes repülés esetén több hasznos teher felvételét teszi lehetővé.
A tudósok szerint, ha több erőteljes ionmotorral hajtott pilóta nélküli űrhajót tervez, az mindössze 2 hónap alatt képes elérni a Marsot. Rakéta rakétamotorok esetében a vörös bolygóhoz vezető út körülbelül egy évig tart.
Mi akadályozza tehát a mérnököket abban, hogy manapság ilyen űrhajót építsenek? Jelenleg az ionmotorok ilyen teljesítménye nem érhető el.
Összehasonlításképpen: az orbitális állomás hajóira szerelt napelemek négyzetméterenként körülbelül 130 watt áramot bocsátanak ki. És ahhoz, hogy energiát biztosítson egy ilyen hajó ionmotorjaihoz, óriási napelemeket kell integrálni a készülékbe, amelyek millió watt kibocsátására képesek.
Emiatt a tervezők manapság alternatívákat keresnek. És ebben az irányban van előrelépés. Ezek olyan plazmadugaszok, amelyek célja az ionosok utolérése.
Az amerikaiaknál már van ilyen 200 MW teljesítményű motor, amely a tudósok számításai szerint mindössze 39 nap alatt képes embereket eljuttatni a Marsra. Valójában a plazmamotor egyfajta ionmotor, amely Hall-hatást használ. Vagyis a mágneses tér hatása egy töltött részecskére.
Csak az ionmotorban választják el a Xenon ionizációs zónát és ionjainak gyorsulását, míg a plazmamotornak sikerült ezeket kombinálni. Ebben az irányban komoly áttörést hajtottak végre a szovjet tudósok.
A plazmatológépeket elsősorban a pályán lévő műholdak korrekciójára tervezték. Ebben a szegmensben jelentősen felülmúlják az ionos vagy klasszikus elektromos ívmotorokat, amelyek az űrelektromos motorok piacának 70% -át teszik ki.
Még várnunk kell, amíg a tudósok eszébe jutnak ilyen technológiák. Ez a várakozás több mint egy évtizedig elhúzódhat. Bár elméletileg a már elérhető technológiáknak köszönhetően ma már lehetségesek a bolygóközi repülések.
