이온 스러스터

Ion thruster
제트 추진 연구소에서 열화 실험을 하는 동안 NASA가 딥 스페이스 1 우주선을 위해 2.3kW NSTAR 이온 추진기.
NEXIS 이온 엔진 테스트(2005)
NASA 제트추진연구소에서 테스트 중인 제논이온엔진 시제품

이온 추진기, 이온 구동 또는 이온 엔진은 우주선 추진에 사용되는 전기 추진의 한 형태이다.전기를 이용해 이온을 가속시켜 추력을 만들어 냅니다.

이온 추진기는 원자로부터 일부 전자를 추출하여 중성 가스를 이온화시켜 양이온 구름을 형성한다.이온 추진기는 이온이 전기장을 따라 쿨롱 힘에 의해 가속되기 때문에 주로 정전기에 의존합니다.일시적으로 축적된 전자는 정전 그리드를 통과한 후 최종적으로 이온 구름에 중화기에 의해 재주입되기 때문에 기체가 다시 중성 상태가 되어 스러스터와의 전기적 상호작용 없이 자유롭게 우주공간으로 분산할 수 있다.반면, 전자기 추진기는 로렌츠 힘을 사용하여 모든 종(자유 전자뿐만 아니라 양의 이온과 음의 이온)을 같은 방향으로 가속하고, 구체적으로 플라즈마 추진 엔진이라고 불리며, 전장은 [1][2]가속의 방향이 아닙니다.

가동 중인 이온 추진기는 일반적으로 1-7kW의 전력을 소비하고, 약 20–50km/s(Isp 2000–5000s)의 배기 속도를 가지며, 실험 버전이 100kW(130hp), 5N(1.1lbf)[5]를 달성했음에도 불구하고 25–250mN의 추력과 65–80%[3][4]의 추진 효율을 가진다.

이온 추진기에 의해 구동되는 딥 스페이스 1 우주선은 74 kg (163파운드) 미만의 제논을 소비하면서 속도를 4.3 km/s (2.7 mi/s)만큼 변화시켰다. 우주선은 425kg의 제논을 [6]필요로 하는 효율이 절반에 불과했지만 11.5km/s의 속도 변화로 기록을 깼다.

응용 프로그램에는 궤도 위성의 방향 및 위치 제어(일부 위성은 수십 개의 저출력 이온 스러스터를 갖추고 있음)와 저질량 로봇 우주 차량(딥 스페이스 1 [3][4]던 등)의 주 추진 엔진으로 사용하는 것이 포함된다.

이온 스러스트 엔진은 진공 상태에서만 실용적이며, 엔진 외부에 이온이 있을 때는 이온 엔진이 작동하지 않으며, 엔진의 미세한 스러스트로도 상당한 공기 저항을 극복할 수 없습니다.게다가 대기의 존재(또는 대기의 결여)에도 불구하고 이온 엔진은 표면 중력이 큰 천체로부터 초기 발사를 달성하기에 충분한 추력을 발생시킬 수 없다.이러한 이유로, 우주선은 초기 궤도에 도달하기 위해 기존의 화학 로켓이나 비로켓 발사 기술과 같은 다른 방법에 의존해야 한다.

오리진스

SERT-1 우주선

이 아이디어를 공개적으로 소개한 최초의 논문을 쓴 사람은 [7]1911년 콘스탄틴 치올코프스키였다.이 기술은 고도에서 거의 진공 상태에 가까운 경우에 권장되었지만, 대기압에서 이온화된 기류를 통해 추력을 입증했습니다.이 아이디어는 헤르만 오베르트가 1923년에 출판한 "Ways zur Raumschiffahrt"에서 다시 등장했는데, 그는 전기 추진의 대량 절감에 대한 그의 생각을 설명하고, 우주선 추진자세 제어에서의 사용을 예측했으며, 대전 가스의 [8]정전기 가속을 주장했다.

작동하는 이온 추진기는 1959년 해롤드 R. 카우프만에 의해 NASA 글렌 연구 센터 시설에서 만들어졌습니다.그것은 격자 모양의 정전 이온 추진기와 비슷했고 추진제로 수은을 사용했다.준궤도 시험은 1960년대에 실시되었고 1964년에 엔진은 우주 전기 로켓 테스트-1(SERT-1)[9][10]통해 준궤도 비행에 투입되었다.그것은 [11]지구로 떨어지기 전까지 계획된 31분 동안 성공적으로 작동했다.[12][13]테스트는 1970년에 궤도 시험인 SERT-2로 이어졌다.

대체 전기 추진 형태인 홀 효과 추진기는 1950년대와 1960년대에 미국소련에서 독립적으로 연구되었다.홀 효과 스러스터는 1972년부터 1990년대 후반까지 소련 위성에 작동했으며 주로 남북 및 동서 방향의 위성 안정화에 사용되었다.약 100~200개의 엔진이 소련과 러시아 [14]인공위성을 통해 임무를 완수했다.소련의 추진기 설계는 탄도미사일방어기구의 지원 아래 전기추진 전문가 팀이 소련 연구소를 방문한 후 1992년에 서양에 소개되었다.

일반작업원칙

이온 추력기는 이온 빔(전하를 띤 원자 또는 분자)을 사용하여 운동량 보존에 따라 추력을 생성합니다.이온을 가속하는 방법은 다양하지만, 모든 설계는 이온의 전하/질량비를 활용합니다.이 비율은 상대적으로 작은 전위차가 높은 배기 속도를 발생시킬 수 있음을 의미합니다.이것은 필요한 반응 질량이나 추진제의 을 줄이지만 화학 로켓에 비해 필요한 특정 동력의 양을 증가시킨다.따라서 이온 추진기는 높은 특정 임펄스를 달성할 수 있습니다.저추력의 단점은 동력 장치의 질량이 동력량과 직접 관련이 있기 때문에 가속도가 낮다는 것이다.이 낮은 추력으로 인해 이온 추진기는 우주선을 궤도로 발사하는 데는 적합하지 않지만, 장기간의 우주 추진에는 효과적입니다.

이온 스러스터는 정전식 또는 전자기식으로 분류됩니다.주요 차이점은 이온을 가속시키는 방법이다.

  • 정전 이온 추진기는 쿨롱 힘을 사용하여 이온을 전기장 방향으로 가속시킵니다.
  • 전자기 이온 추진기는 로렌츠 힘을 이용해 이온을 이동시킨다.

이온 추진기의 전력은 보통 태양 전지판에 의해 공급된다.그러나 태양으로부터 충분히 먼 거리에 대해서는 원자력을 사용할 수 있다.어느 경우든 전원 공급기 질량은 공급 가능한 피크 전력에 비례하며, 두 가지 모두 이 애플리케이션에 [15]대해 에너지 제한이 거의 없습니다.

전기 스러스터는 낮은 추력을 생성하는 경향이 있으며, 이는 저가속도를 초래합니다.지구의 표준 중력 가속도 g m / {\을 정의하고 F a F / {\ F= a을 지정하면 할 수 있다.92mN의[16] 추력을 생성하는 NSTAR 스러스터는 1톤 질량의 위성을 0.092N / 1000kg = 9.2×10m2/s−5(9.38−6×10g) 가속한다.하지만, 화학 로켓의 매우 짧은 연소와는 대조적으로, 이러한 가속은 한 번에 몇 달 또는 몇 년 동안 지속될 수 있습니다.

장소:

  • F는 N의 추진력이다.
  • ①은 효율성
  • P는 스러스터에 사용되는 전력(W)입니다.
  • sp 몇 초간의 특별한 충동이다.

이온 추진기는 가장 전도유망한 형태의 전기 동력 우주선 추진은 아니지만,[4] 현재까지 가장 성공적이다.이온 구동은 진공 상태에서 자동차를 고속도로 속도로 가속하는 데 이틀이 걸릴 것이다.기술 특성, 특히 추력은 [3][4]문헌에 설명된 프로토타입에 비해 상당히 열악하며, 기술 능력은 이온에 의해 생성되는 공간 전하로 인해 제한됩니다.이는 스러스트 밀도를 제한합니다(엔진 [4]단면적당 힘).이온추력기는 기존의 화학로켓에 비해 작은 추력 수준(딥 스페이스 1의 추력은 종이 한[4] 장 무게와 거의 동일)을 발생시키지만 배기가스를 고속으로 가속화함으로써 높은 비충격 또는 추진제 질량 효율을 달성한다.배기에 전달되는 동력은 배기 속도의 제곱에 따라 증가하는 반면 추력 증가는 선형적입니다.반대로 화학로켓은 높은 추력을 제공하지만 추진체에 [17]화학적으로 저장될 수 있는 적은 양의 에너지인해 총 충격이 제한된다.적절한 동력원의 실제 무게를 고려할 때 이온 추진기로부터의 가속도는 표준 중력의 1,000분의 1 미만인 경우가 많습니다.그러나 전기(또는 정전) 모터로 작동하기 때문에 입력 전력의 많은 부분을 운동 배기 전력으로 변환합니다.화학 로켓은 열 엔진으로 작동하며 카르노의 정리는 배기 속도를 제한한다.

정전 스러스터

격자형 정전식 이온 추진기

격자형 정전 이온 엔진(다극 자기 커프형)의 작동 방식도

격자형 정전식 이온 추진기 개발은 1960년대에[18] 시작되었고, 그 이후로 상업적인 위성[19][20][21] 추진과 과학 [22][23]임무에 사용되어 왔다.추진제 이온화 과정이 이온 가속 [24]과정과 물리적으로 분리되는 것이 주요 특징이다.

이온화 과정은 방전 챔버에서 발생하며, 여기에서 전달된 에너지가 추진제 가스의 원자에서 원자가 전자를 방출할 때 추진제에 강력한 전자로 충격을 가합니다.이러한 전자는 뜨거운 음극 필라멘트에 의해 공급될 수 있으며 전위차를 통해 양극으로 가속됩니다.또는 교류 전자석에 의해 발생하는 진동 유도 전계에 의해 전자를 가속할 수 있어 음극(무선주파수 이온 스러스터)이 없는 자급방전을 얻을 수 있다.

양전하를 띤 이온은 2개 또는 3개의 멀티 어터처 그리드로 구성된 시스템에 의해 추출됩니다.플라스마 피복 근처의 그리드 시스템에 진입한 후, 이온은 첫 번째 그리드와 두 번째 그리드(각각 스크린 그리드와 가속기 그리드라고 함) 사이의 전위차에 의해 (일반적으로) 1-2 keV의 최종 이온 에너지로 가속되어 추력을 생성한다.

이온 추진기는 양전하를 띤 이온 빔을 방출한다.우주선이 전하를 축적하는 것을 막기 위해 엔진 근처에 또 다른 음극이 배치되어 전자를 이온 빔으로 방출하여 추진제를 전기적으로 중립으로 유지합니다.이렇게 하면 이온 빔이 우주선으로 빨려들어가는(그리고 되돌아오는) 것을 방지하여 [11]추력을 상쇄할 수 있습니다.

격자형 정전 이온 추진기 연구(과거/현재):

  • NASA Solar Technology Application Readiness(NSTAR), 2.3kW, 두 가지 미션에 사용
  • NASA의 진화형 제논 추진기(NEXT), 6.9kW, 비행 자격 하드웨어 구축
  • 핵전기 제논 이온 시스템(NEXIS)
  • 고출력 전기추진(HiPEP), 25kW, 테스트 예: 지상에서 간단한 조립 및 실행
  • EADS 무선 주파수 이온 스러스터(RIT)
  • 듀얼 스테이지 4 그리드(DS4G)[25][26]

홀 효과 스러스터

홀 효과 스러스터의 개략

효과 스러스터는 원통형 양극과 음극을 형성하는 음전하 플라스마 사이의 전위를 통해 이온을 가속합니다.추진제(일반적으로 제논)의 대부분은 양극 근처에 도입되어 양극을 향해 이온화되고 음극 쪽으로 흐릅니다. 이온은 양극을 향해 그리고 음극을 통해 가속되며 빔을 중화시키고 스러스터를 고속으로 남기기 위해 떠나는 전자를 집어 들 수 있습니다.

양극은 원통형 튜브의 한쪽 끝에 있습니다.중앙에는 스파이크가 감겨져 있어 스파이크와 주변 튜브 사이에 반경 자기장이 형성됩니다.이온은 너무 크기 때문에 자기장의 영향을 크게 받지 않습니다.단, 스파이크 끝 부근에서 생성된 전자는 자기장에 의해 포착되어 양극에 대한 흡인력에 의해 제자리에 유지된다.일부 전자는 양극을 향해 나선형으로 내려가 홀 전류에서 스파이크 주위를 순환합니다.양극에 도달하면 충전되지 않은 추진체에 충격을 주어 이온화시킨 후 양극에 도달하여 [27]회로를 완성합니다.

전계 방출 전기 추진

전계 방출 전기 추진기(FEEP)는 세슘 또는 인듐 추진기를 사용할 수 있다.이 설계는 액체 금속, 좁은 튜브 또는 액체가 흐르는 평행 플레이트 시스템을 저장하는 작은 추진제 저장소와 튜브 끝단 약 1mm를 지나는 가속기(금속 플레이트의 링 또는 가늘고 긴 구멍)로 구성됩니다.세슘과 인듐은 원자량이 높고 이온화 잠재력이 낮으며 녹는점이 낮기 때문에 사용된다.액체 금속이 튜브의 끝에 도달하면 이미터와 가속기 사이에 인가되는 전계가 액체 표면을 일련의 돌출된 커스(Taylor cones)로 변형시킵니다.충분히 높은 인가전압으로 [28][29][30]원추체의 선단으로부터 양이온을 추출한다.그 후 이미터와 가속기에 의해 생성된 전계가 이온을 가속시킵니다.외부 전자원은 양전하를 띤 이온 흐름을 중화시켜 우주선의 충전을 방지한다.

전자 스러스터

펄스 유도 스러스터

펄스형 유도추력기(PIT)는 연속추력 대신 펄스를 사용해 메가와트(MW) 정도의 출력으로 구동할 수 있다.PIT는 추진제 가스를 방출하는 원뿔형 튜브를 둘러싼 대형 코일로 구성된다.암모니아는 가장 일반적으로 사용되는 가스이다.각 펄스에 대해 코일 뒤의 캐패시터 그룹에 대량의 전하가 축적된 후 방출됩니다.이로 인해 jµ 방향으로 순환적으로 이동하는 전류가 생성됩니다.그러면 전류가 외부 반경 방향(Br)으로 자기장을 생성하고, 그러면 원래 전류와 반대 방향으로 방금 방출된 가스에 전류가 생성됩니다.이 역류 전류는 암모니아를 이온화한다.양전하를 띤 이온은 로렌츠 [31]힘에 의해 전기장 j the가 자기장 Br을 가로지르기 때문에 엔진에서 가속됩니다.

자기 플라스마나믹 스루스터

마그네틱 플라스마디나믹(MPD) 스러스터와 리튬 로렌츠가속기(LiLFA) 스러스터는 거의 같은 아이디어를 사용합니다.LiLFA 스러스터는 MPD 스러스터 위에 구축됩니다.추진제로는 수소, 아르곤, 암모니아 질소를 사용할 수 있다.특정 구성에서는 Low Earth Orbit(LEO; 지구 저궤도)의 주변 가스를 추진제로 사용할 수 있다.가스는 메인 챔버로 들어가 양극음극 사이의 전기장에 의해 플라즈마로 이온화됩니다.그런 다음 이 플라즈마는 양극과 음극 사이에서 전기를 전도하여 회로를 닫습니다.이 새로운 전류는 전기장과 교차하는 음극 주위에 자기장을 만들어 로렌츠 힘에 의해 플라즈마를 가속시킵니다.

LiLFA 스러스터는 MPD 스러스터와 동일한 일반적인 개념을 사용하며 두 가지 주요 차이점이 있습니다.첫째, LiLFA는 고체로 저장될 수 있는 리튬 증기를 사용한다.또 다른 차이점은 단일 음극이 중공 음극 튜브에 채워진 여러 개의 작은 음극 막대로 대체된다는 것입니다.MPD 캐소드는 플라즈마와의 지속적인 접촉으로 쉽게 부식됩니다.LiLFA 스러스터는 리튬 증기가 중공 음극에 주입되어 튜브에서 나올 때까지 플라즈마 형태의 음극봉으로 이온화되지 않는다.그리고 나서 플라즈마는 동일한 로렌츠 [32][33][34]힘을 사용하여 가속됩니다.

2013년 러시아 화학자동화설계국은 장거리 우주여행을 [35]위한 MPD 엔진의 벤치 테스트를 성공적으로 실시했다.

무전극 플라즈마 스러스터

무전극 플라즈마 스러스터는 양극 및 음극 전극 제거와 엔진 스로틀 기능이라는 두 가지 독특한 특징이 있습니다.전극을 제거하면 침식이 제거되어 다른 이온 엔진의 수명이 제한됩니다.중성 가스는 먼저 전자파에 의해 이온화된 후 다른 챔버로 전달되며, 여기서 진동하는 전기장과 자기장에 의해 가속됩니다. 이는 또한 폰더모티브 세력으로 알려져 있습니다.이온화 단계와 가속 단계를 분리하면 추진제 흐름을 조절할 수 있으며, 이는 추력 크기와 특정 임펄스 [36]값을 변화시킨다.

헬리콘 2층 스러스터

헬리콘 이중층 스러스터는 플라즈마 스러스터의 일종으로 고속 이온화 가스를 방출하여 추력을 제공합니다.이 설계에서는 한쪽 끝이 열린 튜브형 챔버(소스 튜브)에 가스가 주입됩니다.무선 주파수 AC 전원(시제품 설계에서는 13.56MHz)은 챔버를 감싼 특수 모양의 안테나에 결합됩니다.안테나가 방출하는 전자파에 의해 가스가 분해되어 플라즈마가 형성됩니다.그런 다음 안테나는 플라즈마 내의 헬리콘파를 들뜨게 하고 플라즈마를 더욱 가열합니다.이 장치는 소스 튜브(시제품의 솔레노이드에 의해 공급됨)에 거의 일정한 자기장을 가지고 있지만, 자기장이 소스 영역으로부터 분산되어 크기가 급격히 감소하므로 일종의 자기 노즐로 간주될 수 있습니다.작동 시, 선명한 경계가 소스 영역 내의 고밀도 플라즈마와 배기 중의 저밀도 플라즈마를 분리하는데, 이는 전위의 급격한 변화와 관련이 있다.플라즈마 특성은 무전류 전기 이중층으로 알려진 이 경계를 통해 빠르게 변화합니다.전위는 배기보다 소스 영역 내부에서 훨씬 높으며, 이는 대부분의 전자를 제한하고 소스 영역으로부터 이온을 떨어뜨리는 역할을 합니다.충분한 전자가 소스 영역에서 빠져나가 배기 가스 내의 플라즈마가 전체적으로 중성 상태가 되도록 합니다.

VASIMR(Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)

제안된 VASIMR(Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)은 추진체를 플라즈마로 이온화한 후 자기장이용하여 추진력을 발생시키는 기능을 한다.VASIMR은 현재 미국 텍사스주 휴스턴에 본사를 둔 Ad Astra Rocket Company에 의해 개발되고 있으며 캐나다에 본사를 둔 Nautel사도움을 받아 200kW의 이온화 추진제용 RF 발생기를 생산하고 있다.일부 성분과 "플라스마 샷" 실험은 코스타리카 라이베리아에 위치한 연구소에서 테스트됩니다.이 프로젝트는 전 NASA 우주 비행사 프랭클린 창 디아즈 박사가 주도하고 있다.우주에서의 VASIMR 테스트 계획의 일환으로 200kW VASIMR 테스트 엔진을 국제우주정거장 외부에 장착하는 것이 검토되고 있었지만, 2015년에 NASA에 의해 이 테스트의 계획이 취소되었고 [37]대신 Ad Astra에 의해 무료 비행 VASIMR 테스트가 논의되었다.계획된 200 메가와트 엔진은 지구에서 목성 또는 토성까지의 비행 기간을 6년에서 14개월로, 화성은 7개월에서 39일로 [38]줄일 수 있다.

마이크로파 전열 스러스터

Thruster components
스러스터 컴포넌트
Discharge Chamber
방전실

1980년대와 1990년대에 NASA 루이스 연구 센터로부터 받은 연구 보조금 아래, 마틴 C.Hawley와 Jes Asmussen은 마이크로파 전기열 스루스터(MET)[39]를 개발하는 엔지니어 팀을 이끌었습니다.

방전실 에서는 마이크로파(MW) 에너지가 고준위 이온(I)을 포함한 중심부로 유입되어 기체 추진체 중의 중성종이 이온화된다.들뜬 종(FES)은 저이온 영역(II)을 통해 중성 영역(II)으로 흘러나와 이온이 재결합을 완료하고, 그 중심부로 향하는 중성종(FNS)의 흐름으로 대체된다.한편, 열전도대류(HCC)를 통해 방사(Rad)와 함께 챔버 벽으로 에너지가 손실된다.기체 추진체에 흡수된 나머지 에너지는 추력으로 변환됩니다.

방사성 동위원소 스루스터

방사성 동위원소에서 챔버 구멍을 통해 단방향으로 방출되는 알파 입자(He 또는2+
He는 +2 전하 헬륨 이온을 나타낸다)에2+
기초한 이론 추진 시스템이 제안되었다.
전자총을 중화시키는 것은 알파 [40]입자의 상대론적 속도가 높기 때문에 수백만 초 정도의 높은 비충동으로 아주 적은 양의 추력을 발생시킬 것이다.

이것의 변형은 흑연이 고체 이미터로부터 정확한 파장에서 단파 UV광도 조사될 경우 알파 입자에 대한 높은 투명도를 가지기 때문에 추력을 증가시키기 위해 정적 DC 고전압을 가진 흑연 기반 그리드를 사용합니다.또한 낮은 에너지와 더 긴 반감기를 허용하여 우주 응용에 유리할 수 있습니다.헬륨 백필은 또한 전자 평균 자유 경로를 증가시키는 방법으로 제안되었습니다.

비교

일부 이온 추진기의 테스트 데이터
스러스터 추진제 입력
전력(kW)
특정 임펄스 추력
(mN)
스러스터
질량(kg)
메모들
NSTAR 제논 2.3 1700~3300[41] 최대 [16]92개 8.33 [42] Deep Space 1 및 Dawn 우주 탐사선에 사용
PPS-1350 홀 효과 제논 1.5 1660 90 5.3
다음 분.[16] 제논 6.9[43] 4190[43][44][45] 최대 [16][45]236. 13.5 미만 DART 미션에 사용하다
X3[47] 제논 또는[48] 크립톤 102[47] 1800~2650[49] 5400[47] 230[49][47]
넥시스[50] 제논 20.5
RIT 22[51] 제논 5
BHT8000[52] 제논 8 2210 449 25
홀 효과 제논 칠십오[citation needed]
FEEP 액체 세슘 6×10−5~0.06 6000 ~ 80[29] ( 。 0.001 – 1[29]
NPT30-I2 요오드 0.034~0.066 1000[53] ~ 2,500 0.5~1[53].5 1.2
AEPS[54] 제논 13.3 2900 600 25 Lunar Gateway PPE 모듈에서 사용됩니다.
실험용 스러스터(현재까지 임무 없음)
스러스터 추진제 입력
전력(kW)
특정 임펄스 추력
(mN)
스러스터
질량(kg)
메모들
홀 효과 비스무트 1.9[55] 1520(아노드)[55] 143(표준)[55]
홀 효과 비스무트 스물다[citation needed]
홀 효과 비스무트 140[citation needed]
홀 효과 요오드 0.2[56] 1510(아노드)[56] 12.1 (표준)[56]
홀 효과 요오드 7개[57] 1950년[57] 413[57]
하이PEP 제논 20~50[58] 6000~9000[58] 460~670[58]
MPDT 수소 1500[59] 4900[59] 26300[필요한 건]
MPDT 수소 3750[59] 3500[59] 88500[필요한 건]
MPDT 수소 7500[필요한 건] 6000[필요한 건] 60000[필요한 건]
LiLFA 리튬 증기 500 4077[필요한 건] 12000[필요한 건]
FEEP 액체 세슘 6×10−5~0.06 6000 ~ 80[29] ( 。 0.001 – 1[29]
VASIMR 아르곤 200 3000~12000 대략. 5000[60] 620[61]
고양이[62] 제논, 요오드, 물[63] 0.01 690[64][65] 1.1 ~ 2 (73 mN/kW)[63] <>1[63]
DS4G 제논 250 19300 2500최대 5
KLIMT 크립톤 0.5[66] 4[66]
ID-500 Xenon[67] 32–35 7140 375–750[68] 34.8 TEM에 사용하게 해 주었어

생애

이온 추진기의 낮은 추력 오랜 시간 속도(가속)에서 특정한 임무에 필요한 변화를 이룩하기 위해서는 연속 조작이 필요하다.이온 추진기주 연수에 간격 연속 조작을 제공하도록 설계되었다.

정전 이온 추진기의 수명은 몇 가지 프로세스에 의해 제한됩니다.

격자형 스러스터 라이프

정전 격자 설계에서는 중성 가스 흐름과 빔 이온에 의해 생성되는 전하 교환 이온이 부편향 가속기 그리드를 향해 가속되어 그리드 침식을 일으킬 수 있다.그리드 구조가 실패하거나 그리드의 구멍이 이온 추출에 상당한 영향을 미칠 정도로 커지면(예: 전자 역류 발생) 수명이 만료된다.그리드 침식은 피할 수 없으며 주요 수명 제한 요인이다.철저한 그리드 설계와 재료 선택으로 20,000시간 이상의 수명이 가능합니다.

NASA Solar Technology Application Readiness(NSTAR)의 정전 이온 추진기 테스트 결과 최대 출력에서 30,472시간(약 3.5년)의 연속 추력을 얻었습니다.테스트 후 검사 결과 엔진이 [69][3][4]고장에 근접하지 않은 것으로 나타났습니다.NSTAR는 던에 수년간 운영되었다.

NASA의 진화형 제논 스러스터(NEXT) 프로젝트는 48,000시간 [70]이상 지속적으로 작동했습니다.테스트는 고진공 테스트 챔버에서 수행되었습니다.5.5년 이상의 테스트를 거치는 동안 엔진은 약 870kg의 제논 추진제를 소비했습니다.발생하는 총 충격은 비슷한 용도로 10,000킬로그램 이상의 기존 로켓 추진제를 필요로 할 것이다.

홀 효과 스러스터 수명

홀 효과 스러스터는 에너지 이온의 충격으로 세라믹 방전 챔버의 강한 침식을 겪습니다. 2010년에 보고된 테스트에서는 수 천 시간의 관측된 궤도 수명과 일치하지 않지만 100시간당 약 1mm의 침식이 발견되었습니다.

첨단 전기 추진 시스템(AEPS)은 약 5,000시간을 축적할 것으로 예상되며, 설계는 최소 23,000시간의[72] 반감기와 약 50,000시간의 [73]전체 수명을 제공하는 비행 모델을 달성하는 것을 목표로 한다.

추진제

이온화 에너지는 이온 드라이브 실행에 필요한 에너지의 대부분을 차지합니다.따라서 이상적인 추진제는 이온화가 쉽고 질량/이온화 에너지 비율이 높습니다.또한 추진제는 긴 수명을 허용하기 위해 추진력을 크게 부식시키지 않아야 하며 차량을 [74]오염시키지 않아야 한다.

제논 가스는 이온화가 쉽고 원자 번호가 상당히 높고 비활성이며 침식이 낮기 때문에 현재 많은 설계에서는 제논 가스를 사용합니다.그러나 크세논은 세계적으로 공급이 부족하고 가격이 비싸다. (2021년에는 kg당[75] 약 3,000달러)

몇몇 오래된 이온 추진기 디자인은 수은 추진제를 사용했다.하지만, 수은은 유독하고, 우주선을 오염시키는 경향이 있고, 정확하게 먹이는 것이 어려웠다.현대의 상업용 시제품은 수은을 성공적으로 [76]사용할 수 있을 것이다.수은은 2022년 [77]수성에 관한 미나마타 협약에 의해 추진제로서 공식적으로 금지되었다.

2018년부터 크립톤은 스타링크 인터넷 위성에 탑재된 홀 효과 추진기에 연료를 공급하는 데 사용되는데, 이는 부분적으로 기존의 제논 [78]추진체보다 비용이 저렴하기 때문이다.

비스무트나 요오드와 같은 다른 추진제는 홀 효과 스러스터와 [55][56][57]격자 [79]이온 스러스터와 같은 격자 없는 설계 모두에 대한 가능성을 보여준다.

요오드
요오드는 [80][81][82]2020년 11월 발사된 베이항콩시 1호 미션에서 우주 최초로 NPT30-I2 그리드 이온 추진기에 전기 추진제로 사용됐으며 1년 뒤 [83]네이처지에 광범위한 보고서가 실렸다.화성 전리층 연구 위성 어레이에 사용되는 큐브샛 앰비폴라 스러스터(CAT) 미션을 사용하는 큐브샛 앰비폴라 스러스터(MARS-CAT)도 고체 요오드를 추진체로 사용해 저장 [64][65]용량을 최소화할 것을 제안한다.

VASIMR 설계(및 기타 플라즈마 기반 엔진)는 이론적으로 거의 모든 재료를 추진제로 사용할 수 있습니다.그러나 현재 테스트에서 가장 실용적인 추진제는 아르곤이며, 아르곤은 비교적 풍부하고 저렴합니다.

에너지 효율

플롯 정지 상태에서 가속하는 차량의 순간 추진 효율 및 전체 효율이 엔진 효율의 백분율로 표시됩니다.최대 차량 효율은 배기 속도의 약 1.6배에서 발생합니다.

이온 스러스터 효율은 초당 방출되는 배기 제트의 운동 에너지를 장치에 대한 전력으로 나눈 값입니다.

전체 시스템 에너지 효율은 차량 속도와 배기 속도에 따라 달라지는 추진 효율에 의해 결정됩니다.일부 스러스터는 작동 시 배기 속도가 달라질 수 있지만 모두 다른 배기 속도로 설계될 수 있습니다.비임펄스의 하단sp I에서는 이온화가 에너지를 더 많이 차지하기 때문에 전체적인 효율이 저하되고, 고단 추진 효율이 저하된다.

주어진 임무에 대한 최적의 효율성 및 배기 속도를 계산하여 최소 전체 비용을 제공할 수 있습니다.

미션

이온 추진기는 많은 우주 추진 용도를 가지고 있다.최고의 애플리케이션은 상당한 추력이 필요하지 않을 때 긴 임무 간격을 활용합니다.그 예로는 궤도 이동, 자세 조정, 낮은 지구 궤도에 대한 항력 보상, 과학적 임무를 위한 미세 조정 및 추진제 창고화물 운송(예: 화학 연료) 등이 있다.이온 추진기는 가속도가 중요하지 않은 행성간 및 심우주 임무에도 사용될 수 있다.이온 스러스터는 빠른 가속이 필요하지 않지만 높은 속도의 변화가 필요하기 때문에 이러한 임무에 대한 최고의 해결책으로 여겨지고 있습니다.오랜 시간 동안 지속적으로 추진력을 가하면 기존의 화학 로켓보다 훨씬 적은 추진력을 소모하면서 높은 속도에 도달할 수 있습니다.

시승차

서비스

이온 추진 시스템은 NASA 루이스(현 글렌 연구 센터) 미션인 우주 전기 로켓 테스트(SERT)-1과 SERT-2A에 [22]의해 우주에서 처음 시연되었다.1964년 7월 20일, SERT-1 준궤도 비행이 개시되어, 이 기술이 우주에서 예측대로 동작하는 것을 증명했습니다.이것들은 수은과 세슘을 반응 질량으로 사용하는 정전 이온 추진기이다.1970년 [12][84]2월 4일 발사된 SERT-2A는 두 개의 수은 이온 엔진이 수천 [12]시간 동안 작동하는 것을 확인했습니다.

작전 임무

이온 추력기는 지동 궤도의 상업 및 군사 통신 위성의 기지국 유지를 위해 일상적으로 사용된다.소련은 1970년대 초부터 인공위성에 고정 플라즈마 스러스터(SPT)를 사용해 이 분야를 개척했다.

두 개의 정지궤도 위성(2001-2003년[85] ESA의 Artemis와 2010-2012년[86] 미군의 AEHF-1)은 화학 추진제 엔진이 고장 난 후 이온 추진기를 사용해 궤도를 변경했다.보잉[87] 1997년에 기지 유지를 위해 이온 스러스터를 사용하기 시작했고 2013-2014년에 702 플랫폼에 변형을 제공하기 위해 계획되었으며, 궤도 상승을 위한 화학 엔진과 이온 스러스터가 없다. 이는 주어진 위성 능력에 대해 상당히 낮은 발사 질량을 허용한다.AEHF-2는 화학엔진을 이용해 근지점을 1만6330km(1만150mi)까지 끌어올린 [88]뒤 전기추진기를 이용해 지구동기궤도로 나아갔다.

지구 궤도에서

톈궁 우주 정거장

중국의 톈궁 우주정거장에는 이온추력기가 설치되어 있다.톈허 코어 모듈은 화학 추진기와 4개의 홀 효과 [89]추진기로 추진되며, 이 두 가지 추진기는 정거장의 궤도를 조정하고 유지하는 데 사용됩니다.홀 이펙트 스러스터의 개발은 중국에서 민감한 주제로 여겨지고 있으며, 과학자들은 "관심을 끌지 않고 기술을 개선하기 위해 노력하고 있다"고 말했다.홀 효과 스러스터는 가속된 이온 입자에 의한 침식 및 손상을 방지하기 위한 노력으로 승무원의 안전성을 염두에 두고 제작되었습니다.자기장과 특별히 설계된 세라믹 실드는 손상된 입자를 밀어내고 스러스터의 무결성을 유지하기 위해 만들어졌습니다.중국과학원에 따르면, 톈궁에 사용된 이온 드라이브는 8,240시간 동안 고장 없이 연속 연소되어 중국 우주 정거장의 15년 [90]수명에 적합함을 보여주었다.

스타링크

스페이스X스타링크 위성 별자리는 크립톤으로 구동되는 홀 이펙트 스러스터를 사용하여 궤도 상승, 기동 및 궤도 이탈을 수행합니다.[91]

GOCE

ESA중력장과 정상 상태 해양 순환 탐색기(GOCE)는 2009년 3월 16일에 발사되었다.2013년 11월 11일 의도적으로 궤도를 이탈하기 전, 저궤도(고도 255km)에서 경험한 공기 끌림에 맞서기 위해 20개월간의 임무 내내 이온 추진력을 사용했다.

깊은 우주에서

딥 스페이스 1

NASA는 1990년대 후반부터 행성간 과학 임무에 사용하기 위해 NSTAR 이온 엔진을 개발했다.그것은 1998년에 발사된 매우 성공적인 우주 탐사선 스페이스 1호에서 우주 시험을 거쳤다.이것은 과학 [22]임무에서 행성간 추진 시스템으로서 전기 추진력을 사용한 첫 번째 사례이다.NASA의 설계 기준에 따라, Hughes Research Labs는 지동 [92]위성에 대한 관측소 유지를 수행하기 위한 제논 이온 추진 시스템(XIPS)을 개발했다.휴즈(EDD)는 우주선에 사용되는 NSTAR 추진기를 제작했다.

하야부사와 하야부사2

일본항공우주개발기구의 하야부사 우주탐사선은 2003년에 발사되어 소행성 25143 이토카와와 성공적으로 재회했다. 엔진은 마이크로파 전자 사이클로트론 공명을 사용하여 추진제를 이온화하고 가속 [93]그리드에 부식 방지 탄소/탄소 복합 재료를 사용한 4개의 제논 이온 엔진으로 구동되었습니다.하야부사의 이온 엔진은 기술적인 문제를 겪었지만, 비행 중 재구성에 의해 4개의 엔진 중 하나를 수리할 수 있게 되어, 이 미션은 성공적으로 [94]지구로 귀환할 수 있게 되었다.

2014년에 출시된 하야부사2는 하야부사를 기반으로 했다.그것은 또한 이온 [95]추진기를 사용했다.

스마트 1

유럽우주국의 인공위성 SMART-12003년 스넥마 PPS-1350-G 홀 추진기를 이용해 GTO에서 달 궤도로 진입했다.이 위성은 2006년 9월 3일 달 표면에서의 제어된 충돌로 과학자들이 달의 눈에 보이는 면에 생긴 3미터 분화구를 볼 수 있도록 궤적이 어긋난 후 임무를 완수했다.

새벽

은 2007년 9월 27일 소행성 베스타와 왜소 행성 케레스를 탐사하기 위해 발사되었다.스페이스 1 유산 크세논 이온 스러스터 3개(한 번에 하나씩 점화)를 사용했습니다. 이온 드라이브는 4일간의 연속 [96]발사로 0~97km/h(60mph) 가속이 가능합니다.이 임무는 2018년 11월 1일 우주선이 자세 추진기의 [97]히드라진 화학 추진제를 다 써버렸을 때 끝났다.

리사 패스파인더

LISA Pathfinder는 태양-지구 L1 지점 궤도를 돌기 위해 2015년에 발사된 ESA 우주선이다.그것은 이온 스러스터를 주요 추진 시스템으로 사용하지 않고, 정확한 자세 제어를 위해 콜로이드 스러스터FEEP를 모두 사용합니다. 이러한 추진 장치의 낮은 추력으로 인해 우주선의 증분 거리를 정확하게 이동할 수 있습니다.LISA 미션 테스트입니다.미션은 2017년 12월 30일에 종료되었다.

베피콜롬보

ESA베피콜롬보 미션은 2018년 [98]10월 20일 수성에 발사되었다.그것은 화학 로켓이 궤도 삽입을 완료할 수 있는 수성에 도달하기 위해 이온 추진기와 스윙바이(swing-by)를 함께 사용한다.

이중 소행성 방향 수정 실험

NASA의 이중 소행성 리다이렉션 테스트(DART)는 2021년 발사됐으며 2022년 목표 소행성에 도달하기 위해 약 1000시간 동안 NEXT-C 제논 이온 추진기를 가동할 예정이다.

제안된 미션

국제 우주 정거장

2011년 3월 현재 Ad Astra VF-200 200kW VASIMR 전자파 추진기의 향후 발사가 국제우주정거장([99][100]ISS)에서의 테스트를 위해 검토되고 있다.하지만 2015년에 나사는 ISS로 VF-200을 비행하는 계획을 중단했다.NASA 대변인은 ISS가 "원하는 엔진 성능 수준을 위한 이상적인 시연 플랫폼이 아니었다"고 말했다.Ad Astra는 ISS에서의 VASIMR 추진력 테스트는 향후 우주에서의 [37]시연 후에 선택사항으로 남을 것이라고 말했다.

VF-200은 VX-200[101][102]비행 버전일 것이다.ISS에서 사용 가능한 전력이 200kW 미만이기 때문에 ISS VASIMR에는 15분간의 추력 펄스를 허용하는 세류 충전 배터리 시스템이 포함되었을 것입니다.ISS는 비교적 낮은 고도에서 궤도를 돌며 상당히 높은 수준의 대기 항력을 경험하며, 주기적인 고도 상승이 필요하다. 즉, 관측소 유지를 위한 고효율 엔진(고비적 임펄스)은 가치가 있을 것이다. 이론적으로 VASIMR 재보충은 연료 비용을 현재 연간 2억 1천만 달러에서 20분의 [99]1로 낮출 수 있다.VASIMR은 이론적으로 ISS 스테이션 유지에 7500kg의 화학 연료 대신 300kg의 아르곤 가스를 사용할 수 있다. 즉, 높은 배기 속도(높은 비임펄스)는 더 많은 [103]연료를 필요로 하는 화학 추진에 비해 적은 양의 추진제로 동일한 가속도를 달성할 수 있다.수소는 ISS에 의해 부산물로 생성되어 우주로 배출된다.

NASA는 이전에 ISS를 위해 50kW의 홀 효과 추진기를 개발했으나 [103]2005년에 작업이 중단되었다.

루나 게이트웨이

전력 및 추진 요소(PPE)발전 및 추진 기능을 제공하는 Lunar Gateway 모듈입니다.2024년 [104]1월 상용차 출시를 목표로 하고 있다.그것은 NASA 글렌 연구 센터와 에어로젯 [72]로켓다인이 개발 중인 50kW급 첨단 전기 추진 시스템을 사용할 것이다.

마스-캣

MARS-CAT (QubeSat Ambipolar Thruster를 이용한 전리층 연구 위성들의 화성 배열) 미션은 화성의 전리층을 연구하기 위한 두 개의 6U 큐브샛 개념의 미션이다.이 임무는 일시적인 플라즈마 구조, 자기장 구조, 자기장 활동, 태양풍 [64]운전사와의 상관관계를 포함한 플라즈마 및 자기 구조를 조사할 것이다.CAT 스러스터는 현재 RF 스러스터라고 불리며 단계4에 [65]의해 제조됩니다.

성간 임무

제프리 A. 랜디스는 우주 기반 레이저에 의해 구동되는 이온 추진기를 광선 항성과 함께 사용하여 성간 [105][106]탐사를 추진할 것을 제안했다.

대중문화

  • 이온 엔진에 대한 아이디어는 도널드 W 호너의 태양으로 가는 비행기: 대담한 비행사와 그의 친구들의 모험 (1910년)[107]에서 처음 등장했다.
  • 이온 추진은 동독/폴란드 공상과학 영화 데르 슈바이겐데 슈테른(1960)[108]에 나오는 우주선 코스모크레이터의 주요 추진원이다.28분 10초.
  • 1968년 스타트렉의 에피소드인 "스팍의 뇌"에서 스코티는 한 문명이 이온 [109][110]파워를 사용하는 것에 거듭 감명을 받는다.
  • 이온 스러스터는 스타워즈 시리즈, 특히 트윈이온엔진(TIE) 전투기에서 반복적으로 등장합니다.
  • 이온 스러스터는 게임 스페이스 엔지니어에서 우주선의 진공 상태에서 추진의 주요 형태로 나타납니다.
  • 이온 추진기는 마션에서 우주 추진의 한 방법으로 언급되며, 지구에서 화성까지 헤르메스 유인 우주선을 추진하는데 사용된다.
  • 이온 드라이브는 T. E. 그린(2005, 2012, 2017)의 공상과학 시리즈 월드 스피닝 라운드에서 우주선과 항공기의 주요 추진 수단입니다.
  • 게임 Kerbal Space Program에는 실제 생활과 매우 유사한 낮은 추진력과 높은 효율성으로 유명한 유사 현실 형태의 이온 추진기가 등장합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Jahn, Robert G. (1968). Physics of Electric Propulsion (1st ed.). McGraw Hill Book Company. ISBN 978-0070322448. 재인쇄:
  2. ^ Jahn, Robert G.; Choueiri, Edgar Y. (2003). "Electric Propulsion" (PDF). Encyclopedia of Physical Science and Technology. Vol. 5 (3rd ed.). Academic Press. pp. 125–141. ISBN 978-0122274107.
  3. ^ a b c d "Choueiri, Edgar Y., (2009) New dawn of electric rocket The Ion Drive".
  4. ^ a b c d e f g Choueiri, Edgar Y. (2009). "New dawn of electric rocket". Scientific American. 300 (2): 58–65. Bibcode:2009SciAm.300b..58C. doi:10.1038/scientificamerican0209-58. PMID 19186707.
  5. ^ "NASA's new ion thruster breaks records, could take humans to Mars". futurism.com.
  6. ^ Haldenwang, Jim. "The Human Exploration of Mars". Jim's Science Page. Retrieved 3 May 2019.
  7. ^ "Ion Propulsion — Over 50 Years in the Making". Science@NASA. Archived from the original on 27 March 2010.
  8. ^ Choueiri, E. Y. "A Critical History of Electric Propulsion: The First 50 Years (1906–1956)". Retrieved 18 October 2016.
  9. ^ "Contributions to Deep Space 1". NASA. 14 April 2015. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  10. ^ Cybulski, Ronald J.; Shellhammer, Daniel M.; Lovell, Robert R.; Domino, Edward J.; Kotnik, Joseph T. (1965). "Results from SERT I Ion Rocket Flight Test" (PDF). NASA. NASA-TN-D-2718.Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  11. ^ a b "Innovative Engines - Glenn Ion Propulsion Research Tames the Challenges of 21st Century Space Travel". Archived from the original on 15 September 2007. Retrieved 19 November 2007. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  12. ^ a b c "Space Electric Rocket Test II (SERT II)". NASA Glenn Research Center. Archived from the original on 27 September 2011. Retrieved 1 July 2010.Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  13. ^ Austomerix의 Wayback Machine 페이지에서 SERT 아카이브 2010-10-25(2010년 7월 1일 액세스)
  14. ^ "Native Electric Propulsion Engines Today" (in Russian). Novosti Kosmonavtiki. 1999. Archived from the original on 6 June 2011.
  15. ^ "Ion Propulsion: Farther, Faster, Cheaper". NASA.
  16. ^ a b c d Shiga, David (28 September 2007). "Next-generation ion engine sets new thrust record". NewScientist. Retrieved 2 February 2011.
  17. ^ 전기 우주선 추진, 전기화학 추진, ESA 과학기술
  18. ^ Mazouffre (2016). "Electric propulsion for satellites and spacecraft: Established technologies and novel approaches". Plasma Sources Science and Technology. 25 (3): 033002. Bibcode:2016PSST...25c3002M. doi:10.1088/0963-0252/25/3/033002. Retrieved 29 July 2021.
  19. ^ "601 Satellite Historical Snapshot". Boing. Retrieved 26 July 2021.
  20. ^ "Electric Propulsion at Aerospace The Aerospace Corporation". www.aerospace.org. Retrieved 10 April 2016.
  21. ^ "XIPS (xenon-ion propulsion system)". www.daviddarling.info. Retrieved 10 April 2016.
  22. ^ a b c J. S. S. Sobey, V. K. Rawlin 및 M. J. Patterson, "미국의 이온 추진 개발 프로젝트: 우주 전기 로켓 테스트 1 대 딥 스페이스 1", 추진 및 동력 저널, Vol.17, No.3, 2001년 5월-5 페이지.
  23. ^ "Space Electric Rocket Test". Archived from the original on 27 September 2011. Retrieved 1 July 2010.
  24. ^ SANGREGORIO, Miguel; XIE, Kan (2017). "Ion engine grids: Function, main parameters, issues, configurations, geometries, materials and fabrication methods". Chinese Journal of Aeronautics. 31 (8): 1635–1649. doi:10.1016/j.cja.2018.06.005.
  25. ^ "ESA and ANU make space propulsion breakthrough" (Press release). ESA. 11 January 2006. Retrieved 29 June 2007.
  26. ^ ANU Space Plasma, Power & Propulsion Group (SP3) (6 December 2006). "ANU and ESA make space propulsion breakthrough". The Australian National University. Archived from the original on 27 June 2007. Retrieved 30 June 2007.
  27. ^ Oleson, S. R.; Sankovic, J. M. "Advanced Hall Electric Propulsion for Future In-Space Transportation" (PDF). Archived from the original (PDF) on 22 January 2004. Retrieved 21 November 2007. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  28. ^ "FEEP - Field-Emission Electric Propulsion". Archived from the original on 18 January 2012. Retrieved 27 April 2012.
  29. ^ a b c d e Marcuccio, S.; et al. "Experimental Performance of Field Emission Microthrusters" (PDF). Archived from the original (PDF) on 20 May 2013. Retrieved 27 April 2012.
  30. ^ Marrese-Reading, Colleen; Polk, Jay; Mueller, Juergen; Owens, Al. "In-FEEP Thruster Ion Beam Neutralization with Thermionic and Field Emission Cathodes" (PDF). Archived from the original (PDF) on 13 October 2006. Retrieved 21 November 2007. liquid state and wicked up the needle shank to the tip where high electric fields deform the liquid and extract ions and accelerate them up to 130 km/s through 10 kV Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  31. ^ Mikellides, Pavlos G. "Pulsed Inductive Thruster (PIT): Modeling and Validation Using the MACH2 Code" (PDF). Archived from the original (PDF) on 10 October 2006. Retrieved 21 November 2007. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  32. ^ Sankaran, K.; Cassady, L.; Kodys, A.D.; Choueiri, E.Y. (2004). "A Survey of Propulsion Options for Cargo and Piloted Missions to Mars". Annals of the New York Academy of Sciences. 1017 (1): 450–467. Bibcode:2004NYASA1017..450S. doi:10.1196/annals.1311.027. PMID 15220162. S2CID 1405279. Retrieved 18 October 2016.
  33. ^ LaPointe, Michael R.; Mikellides, Pavlos G. "High Power MPD Thruster Development at the NASA Glenn Research Center" (PDF). Archived from the original (PDF) on 11 October 2006. Retrieved 21 November 2007. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  34. ^ Conley, Buford Ray (22 May 1999). "Utilization of Ambient Gas as a Propellant for Low Earth Orbit Electric Propulsion" (PDF). Archived from the original (PDF) on 29 June 2011.
  35. ^ ""В Воронеже создали двигатель для Марса" в блоге "Перспективные разработки, НИОКРы, изобретения" - Сделано у нас". Сделано у нас.
  36. ^ Emsellem, Gregory D. "Development of a High Power Electrodeless Thruster" (PDF). Archived from the original (PDF) on 15 May 2008. Retrieved 21 November 2007.
  37. ^ a b 2015년 3월 17일 우주정거장 SEN News Irene Klotz에서 NASA가 Ad Astra 로켓 시험 실시
  38. ^ Zyga, Lisa (2009). "Plasma Rocket Could Travel to Mars in 39 Days". Phys.org.
  39. ^ "Less Fuel, More Thrust: New Engines are Being Designed for Deep Space". The Arugus-Press. Vol. 128, no. 48. Owosso, Michigan. 26 February 1982. p. 10.
  40. ^ Zhang, Wenwu; Liu, Zhen; Yang, Yang; Du, Shiyu (2016). "Revisiting alpha decay-based near-light-speed particle propulsion". Applied Radiation and Isotopes. 114: 14–18. doi:10.1016/j.apradiso.2016.04.005. PMID 27161512.
  41. ^ "Ion Propulsion". Archived from the original on 22 February 1999.
  42. ^ Polk J, Kakuda R, Anderson J, Brophy J, Rawlin V, Patterson M, Sovey J, Hamley J (8 January 2001). "Performance of the NSTAR ion propulsion system on the Deep Space One mission" (PDF). 39th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit: 965. doi:10.2514/6.2001-965. Retrieved 16 September 2021.
  43. ^ a b Szondy, David. "NASA's NEXT ion thruster runs five and a half years nonstop to set new record". Retrieved 26 June 2013.
  44. ^ Schmidt, George R.; Patterson, Michael J.; Benson, Scott W. "The NASA Evolutionary Xenon Thruster (NEXT): the next step for US deep space propulsion" (PDF).
  45. ^ a b Herman, Daniel A. (3–7 May 2010), "NASA's Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) Project Qualifi cation Propellant Throughput Milestone: Performance, Erosion, and Thruster Service Life Prediction After 450 kg" (PDF), 57th Joint Army-Navy-NASA-Air Force (JANNAF) Propulsion Meeting, Colorado Springs, Colorado, United States: NASA - Glenn Research Center, retrieved 8 March 2014 Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  46. ^ Shastry R, Soulas G, Aulisio M, Schmidt G (25 September 2017). "Status of NASA's NEXT-C Ion Propulsion System Development Project" (PDF). 68th International Astronautical Congress. Retrieved 16 September 2021.
  47. ^ a b c d Bennett, Jay (24 October 2017). "'Mars Engine' Shatters Records for Ion Propulsion". Retrieved 30 May 2021.
  48. ^ "'Deep Space Travel: X3 Ion Thruster 2021 update". 25 November 2020. Retrieved 30 May 2021.
  49. ^ a b "X3 – Nested Channel Hall Thruster". Retrieved 30 May 2021.
  50. ^ 핵 전기 제논 이온 시스템(NEXIS) 프로그램(2006)개요는 웨이백 기계 2006-02-10에 보관된 2011-05-22(폴크, Jay E., Goebel, Don, Brophy, John R., Beatty, John, Monheiser, Jiles)입니다.
  51. ^ Astrium Radiofrequency Ion Thruster, 모델 RIT-22 EADS Astrium 2009년 6월 13일 웨이백 머신에 보관
  52. ^ "BHT-8000 Busek Hall Effect Thruster" (PDF).
  53. ^ a b c Rafalskyi, Dmytro; Martínez, Javier Martínez; Habl, Lui; Zorzoli Rossi, Elena; Proynov, Plamen; Boré, Antoine; Baret, Thomas; Poyet, Antoine; Lafleur, Trevor; Dudin, Stanislav; Aanesland, Ane (2021). "In-orbit demonstration of an iodine electric propulsion system". Nature. 599 (7885): 411–415. Bibcode:2021Natur.599..411R. doi:10.1038/s41586-021-04015-y. PMC 8599014. PMID 34789903.
  54. ^ "Status of Advanced Electric Propulsion Systems for Exploration Missions". Aerojet Rocketdyne – via ResearchGate.
  55. ^ a b c d Szabo, J., Robin, M., Paintal, Pote, B., S., Hruby, V. Hruby, "고밀도 홀 추진제 조사", 제48회 AIAA/ASME/SAE/AE. 공동 추진 컨퍼런스 및 논문 A.
  56. ^ a b c d Szabo, J.; Pote, B.; Paintal, S.; Robin, M.; Hillier, A.; Branam, R.; Huffman, R. (2012). "Performance Evaluation of an Iodine Vapor Hall Thruster". Journal of Propulsion and Power. 28 (4): 848–857. doi:10.2514/1.B34291.
  57. ^ a b c d Szabo, J.; Robin, M.; Paintal, S.; Pote, B.; Hruby, V.; Freeman, C. (2015). "Iodine Plasma Propulsion Test Results at 1-10 kW". IEEE Transactions on Plasma Science. 43 (1): 141–148. Bibcode:2015ITPS...43..141S. doi:10.1109/TPS.2014.2367417. S2CID 42482511.
  58. ^ a b c "High Power Electric Propulsion Program (HiPEP)". NASA. 22 December 2008. Archived from the original on 5 March 2009. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  59. ^ a b c d James S. Sovey and Maris A. Mantenieks (January 1988). "Performance and Lifetime Assessment of MPD Arc Thruster Technology" (PDF). p. 11. Retrieved 9 May 2019. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  60. ^ 무인 화성 비행용 VASIMR VX-200 성능단기 SEP 기능 2011-03-11 Wayback Machine, Tim Glover, Future in Space Operations(FISO; 미래 우주 운영) Sporticium, 2011-01-19, accessed 2011-01-31에서 아카이브되었습니다.
  61. ^ "VASIMR® Spaceflight Engine System Mass Study and Scaling with Power IEPC-2013-149" (PDF).
  62. ^ Mike Wall (8 July 2013). "New Space Engine Could Turn Tiny CubeSats into Interplanetary Explorers". Space.com. Purch. Retrieved 25 June 2015.
  63. ^ a b c "PEPL Thrusters: CubeSat Ambipolar Thruster". pepl.engin.umich.edu. University of Michigan. Retrieved 25 June 2015.
  64. ^ a b c "MARS-CAT Mission Implementation". marscat.space. University of Houston College of Natural Sciences and Mathematics. Retrieved 25 June 2015.
  65. ^ a b c "Phase Four: Game-Changing Spacecraft propulsion". phasefour.io. Retrieved 5 June 2017.
  66. ^ a b "Krypton Hall effect thruster for space propulsion". IFPiLM.pl. Archived from the original on 29 January 2014. Retrieved 29 January 2014.
  67. ^ "Transport and Energy Module: Russia's new NEP Tug". Beyond NERVA. 29 January 2020.
  68. ^ Teslenko, Vladimir (31 August 2015). "Space nuclear propulsion systems are now possible only in Russia (In Russian)". Kommersant.
  69. ^ "Destructive Physical Analysis of Hollow Cathodes from the Deep Space 1 Flight Spare Ion Engine 30,000 Hour Life Test" (PDF). Archived from the original (PDF) on 27 February 2009. Retrieved 21 November 2007. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  70. ^ "NASA Thruster Achieves World - Record 5+ Years of Operation". Retrieved 27 June 2012.
  71. ^ "A closer look at a stationary plasma thruster" (PDF).
  72. ^ a b Daniel A: AEPS(Advanced Electric Propulation System) 개요.허먼, 토드 A토필, 월터 산티아고 하니 캄하위, 제임스 E폴크, 존 S.스나이더, 리처드 R.호퍼, 프랭크 큐NASA/TM 피차, 제리 잭슨 및 메이 앨런—2018-219761 제35회 조지아주 애틀랜타 국제전기추진회의, 2017년 10월 8-12일 접속: 2018년 7월 27일
  73. ^ Aerojet Rocketdyne, NASA Aerojet Rocketdyne 프레스 릴리즈용 첨단 전기 추진 시스템 개발 계약 체결, 2016년 4월 28일 접근: 2018년 7월 27일
  74. ^ 로켓 추진 요소 - Sutton & Biblarz 제7판
  75. ^ "Iodine-powered spacecraft tested in orbit for the first time Nov 2021". 18 November 2021.
  76. ^ Elgin, Ben (19 November 2018). "This Silicon Valley Space Startup Could Lace the Atmosphere With Mercury". Bloomberg News. Retrieved 19 November 2018.
  77. ^ Koziol, Michael (19 April 2022). "U.N. Kills Any Plans to Use Mercury as a Rocket Propellant". IEEE Spectrum. Retrieved 2 May 2022.
  78. ^ Grondein, P.; Lafleur, T.; Chabert, P.; Aanesland, A. (March 2016). "Global model of an iodine gridded plasma thruster". Physics of Plasmas. 23 (3): 033514. Bibcode:2016PhPl...23c3514G. doi:10.1063/1.4944882. ISSN 1070-664X.
  79. ^ "Spacety launches satellite to test ThrustMe iodine electric propulsion and constellation technologies". SpaceNews.
  80. ^ "Iodine thruster could slow space junk accumulation". European Space Agency (ESA).
  81. ^ "Beihangkongshi 1 (TY 20)". Gunter's Space Page.
  82. ^ Rafalskyi, Dmytro; Martínez Martínez, Javier; Habl, Lui; Zorzoli Rossi, Elena; Proynov, Plamen; Boré, Antoine; Baret, Thomas; Poyet, Antoine; Lafleur, Trevor; Dudin, Stanislav; Aanesland, Ane (17 November 2021). "In-orbit demonstration of an iodine electric propulsion system". Nature. 599 (7885): 411–415. Bibcode:2021Natur.599..411R. doi:10.1038/s41586-021-04015-y. ISSN 0028-0836. PMID 34789903. S2CID 244347528. Retrieved 29 November 2021. Both atomic and molecular iodine ions are accelerated by high-voltage grids to generate thrust, and a highly collimated beam can be produced with substantial iodine dissociation.
  83. ^ SERT 페이지 Achived 2010-10-25 at the Wayback Machine at Austorix (2010년 7월 1일 액세스)
  84. ^ "Artemis team receives award for space rescue". ESA. Retrieved 16 November 2006.
  85. ^ "Rescue in Space".
  86. ^ "Electric propulsion could launch new commercial trend". Spaceflight Now.
  87. ^ "Spaceflight Now Atlas Launch Report AEHF 2 communications satellite keeps on climbing". spaceflightnow.com.
  88. ^ Jones, Andrew (28 April 2021). "Three Decades in the Making, China's Space Station Launches This Week". IEEE.
  89. ^ Chen, Stephen (2 June 2021). "How China's space station could help power astronauts to Mars".
  90. ^ "SpaceX reveals more Starlink info after launch of first 60 satellites". 24 May 2019. Retrieved 30 July 2020.
  91. ^ V.K. Rawlin; M.J. Patterson; R.P. Gruber (1990). "Xenon Ion Propulsion for Orbit Transfer" (PDF). NASA Technical Memorandum 103193 (AIAA-90-2527): 5. Retrieved 25 January 2022.
  92. ^ "小惑星探査機はやぶさ搭載イオンエンジン (Ion Engines used on Asteroid Probe Hayabusa)" (in Japanese). ISAS. Archived from the original on 19 August 2006. Retrieved 13 October 2006.
  93. ^ Tabuchi, Hiroko (1 July 2010). "Faulty Space Probe Seen as Test of Japan's Expertise". The New York Times.
  94. ^ 소행성 탐사선 하야부사2, 니시야마, 카즈타카, 호소다, 사토시, 츠키자키, 류도, 쿠니나카, 히토시, JAXA, 2017년 1월
  95. ^ 우주의 프리우스, 2007년 9월 13일, NASA 제트추진연구소Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  96. ^ "NASA's Dawn Mission to Asteroid Belt Comes to End". NASA. 1 November 2018. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
  97. ^ "BepiColombo's beginning ends". ESA. 22 October 2018. Retrieved 1 November 2018.
  98. ^ a b "Executive summary" (PDF). Ad Astra Rocket Company. 24 January 2010. Archived from the original (PDF) on 31 March 2010. Retrieved 27 February 2010.
  99. ^ Klotz, Irene (7 August 2008). "Plasma Rocket May Be Tested at Space Station". Discovery News. Retrieved 27 February 2010.
  100. ^ Whittington, Mark (10 March 2011). "NASA to Test VF-200 VASIMR Plasma Rocket at the ISS". Yahoo. Retrieved 27 January 2012.
  101. ^ Mick, Jason (11 August 2008). "Commercially Developed Plasma Engine Soon to be Tested in Space". DailyTech. Archived from the original on 22 February 2015. Retrieved 27 February 2010.
  102. ^ a b Shiga, David (5 October 2009). "Rocket company tests world's most powerful ion engine". New Scientist. Retrieved 16 November 2019.
  103. ^ "Report No. IG-21-004: NASA's Management of the Gateway Program for Artemis Missions" (PDF). OIG. NASA. 10 November 2020. pp. 5–7. Retrieved 28 December 2020.
  104. ^ Landis, Geoffrey A. (1991). "Laser-Powered Interstellar Probe". APS Bulletin. 36 (5): 1687–1688.
  105. ^ Landis, Geoffrey A. (1994). "Laser-powered Interstellar Probe". GeoffreyLandis.com. Archived from the original on 22 July 2012.
  106. ^ "Themes: Ion Drive : SFE : Science Fiction Encyclopedia". sf-encyclopedia.com.
  107. ^ Kruschel, Karsten (2007). Leim für die Venus - Der Science-Fiction-Film in der DDR. Heyne Verlag. pp. 803–888. ISBN 978-3-453-52261-9.
  108. ^ "The Star Trek Transcripts - Spock's Brain". chakoteya.net.
  109. ^ DeCandido, Keith R. A. (7 June 2016). "Star Trek The Original Series Rewatch: "Spock's Brain"". tor.com.

참고 문헌

외부 링크

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