Gracias por el a2a.
Esto es lo que necesita saber: no importa el tipo de motor utilizado, una nave espacial acelera en función de la conservación del impulso, m * V. El propulsor que va en una dirección tiene su m * V y la nave que está siendo acelerada tiene su m * V. Son por definición iguales y suman cero. Claramente, cuanto más rápido vaya su propelente, menos propulsor necesitará para el mismo cambio en la velocidad de su nave espacial. Eso es lo 1: cuanto más rápido salga el propelente, más eficientemente lo está utilizando.
La medida por la cual clasificamos que la eficiencia del combustible se llama empuje específico, o Isp. Y la razón por la que usamos propulsores de iones es porque tienen un Isp muy alto. Ahora, la forma en que hacemos que esos iones se muevan rápido es mediante el uso de energía eléctrica. Recuerde que mientras el impulso aquí es igual a m * V, la energía del combustible que sale de la nave espacial es igual a 1/2 * m * V ^ 2. La energía en la propulsión convencional, también conocida como química, proviene de una reacción química, también conocida como quema. (Algunos combustibles requieren transportar un oxidante además de otros y algunos reaccionarán espontáneamente en presencia de un catalizador). La energía en la propulsión de iones proviene de la electricidad y eso significa que su matriz solar (la única fuente actualmente viable de 10s de kW en espacio) limita su empuje. Eso es lo 2: el empuje del sistema de propulsión de iones está limitado por la energía eléctrica que tienes para alimentarlo.
Los propulsores de efecto Hall de hoy tienen Isps en el rango 3000s – 4000s y utilizan aproximadamente 3kW a 5kW. Los más grandes y los de mayor eficiencia están en desarrollo, como HERMes, con aproximadamente 14 kW y aproximadamente 2 veces la ISP. Un Isp aún más alto está disponible utilizando propulsores de iones reticulados, con un empuje correspondiente por kW de potencia eléctrica. Y esa es la regla, basada en las dos reglas de física que se aplican: más eficiencia de combustible = menos empuje por kW en.
- Cómo calcular u obtener el coeficiente de arrastre de una flecha y su paracaídas cuadrado
- ¿Hay alguna ciencia que no esté conectada a las matemáticas?
- ¿Se puede usar el plasma contra un escudo de energía?
- ¿Es el experimento de Cavendish un engaño de pseudociencia?
- ¿Por qué siempre se usa la temperatura de Kelvin durante los experimentos?
Para un poco de contexto, el empuje químico como en un cohete emite enormes cantidades de poder y enormes empujes para estar en un reino donde incluso se podría comparar ese poder con lo que generan los paneles solares, se necesitaría literalmente arreglos de medidas. en millas cuadradas. Por ejemplo, la ISS solar es tan grande que se puede ver desde el suelo. Produce unos pocos cientos de kW, aproximadamente la misma potencia que un motor deportivo. Un gran cohete comparado con un motor deportivo. Deja que eso se hunda.
Entonces, la propulsión de iones es lo mejor que tenemos cuando queremos hacer cosas en las que llevar grandes cantidades de combustible no funciona. Eso puede significar poner más carga útil en un GEO Comsat, o puede significar poner una nave espacial en órbita alrededor de uno, sino de dos objetos diferentes en el sistema solar como hicimos con Dawn (primero y solo s / c para hacer esto).
Mi expectativa para nuestras aventuras humanas alrededor del sistema solar es que la carga irá a través de una nave espacial impulsada por propulsión de iones, mientras que las personas irán en las que tienen ambos sistemas químicos, para llegar más rápido, y sistemas de iones para hacer cosas como el mantenimiento de la órbita, etc. Espero que todo ayude.