¿Cuál es la posibilidad de utilizar la ionosfera como una fuente de propelente para motores iónicos especialmente para el mantenimiento de estaciones orbitales?

Answer 1

No es bueno tratar de recolectar combustible de la manera que implica, ya que cada partícula que recolecta representa un impulso en la dirección opuesta a su nave espacial. Recogerlo te ralentiza en otras palabras. Creo que podemos suponer que esto no es un efecto enorme porque de lo contrario, la ISS estaría en órbita rápidamente. La única forma en que esto funciona, entonces, es si puede expulsar los iones del otro lado a una velocidad significativamente superior a 8 km / s. Si los expulsas a esa velocidad, cancelarás la pequeña cantidad de impulso que perdiste. Si los expulsas dos veces más rápido, obtienes la misma cantidad de impulso, lo que hemos establecido es muy pequeño. Así que incluso si puedes acelerar los iones (hechos con un campo eléctrico) a medida que los encuentres, ¡necesitas que se muevan muy rápido!

Vamos a calcular. El impulso se conserva, por lo que si realiza un ciclo de un par de kg de material, la ganancia de velocidad dependerá de la proporción de la masa de su nave espacial a esa masa de material. Si pesa una tonelada, lo que parece razonable dadas sus dimensiones, esto significa que necesita aumentar ese material en 8 km / s para lograr un cambio de velocidad de 0.1% (un cambio de 0.01% en el radio orbital). No es de extrañar que no le importe a la ISS!

¿Qué se necesita para hacer esto? Si tu nave espacial tenía una longitud de 100 m, obtienes 1/80 de segundo para ejecutar esta aceleración. Entonces necesitas a = 640km / s ^ 2 en cada ion. Ahora, la masa de un protón es pequeña, pero también lo es su carga. Por lo tanto, la fuerza requerida para hacer esto no es tan grande, pero sí lo es el campo eléctrico requerido. Así que, desafortunadamente, tendrá que llevar mucho poder para hacer que esto funcione, todo lo cual agregará peso y lo desaprobará aún más …