Immaginate la bolletta del carburante per lo Space Shuttle. È abbastanza difficile riempire l'auto con 16 galloni di gas ordinario, quindi immaginare il costo per riempire un serbatoio di 526.000-gallone con combustibile per razzi. E questo è solo per traghetto un satellite in orbita. Una volta in orbita, i satelliti hanno per se stessi intorno jet con carburante che hanno portato loro stessi. Viaggi nello spazio è costoso e non c'è una ricerca costante di meno costosi mezzi di propulsione.
La spinta generata da un sistema di propulsione è proporzionale alla massa del propellente moltiplicato per la velocità. Cioè, un veicolo spaziale mandando via 50 grammi di propellente a 3 metri al secondo ha la stessa spinta come un altro invio 25 grammi a 6 metri al secondo. Questa è l'idea dietro propulsione elettrica: utilizzare meno massa rispetto ai sistemi di propulsione tradizionale, ancora espellere più rapidamente. E portare meno massa in mezzi di orbita della terra il veicolo spaziale è più leggero, quindi ha bisogno di meno costoso combustibile per razzi per cominciare con.
Istruzioni
• Calcolare l'addebito sugli ioni propellenti. Razzi chimici forniscono una Spinta mescolando due composti che reagiscono e rilasciano energia. Sistemi di propulsione elettrica per creare loro Spinta aggiungere energia agli atomi di caricati: ioni. Ad esempio, si potrebbe avere un ione di xeno con una carica di + 1.
• Determinare la massa dello ione propellente. È possibile trovare la massa atomica su una tabella periodica; arrotondare al numero intero più vicino. Xeno, ad esempio, ha massa atomica 131.29, che arrotonda al 131 unità di massa atomica (amu).
• Definire la tensione accelerare del vostro sistema di propulsione elettrica. Se facendo i calcoli per un sistema esistente, troverete questo nelle specifiche di sistema. Se stai progettando il tuo sistema, sarà necessario fare una stima approssimativa e vedere come funziona. Ad esempio, si poteva scegliere 2.000 volt.
• Calcolare la velocità di uscita di un singolo ione. Questa è la velocità con cui esce il veicolo spaziale. La velocità è data da: velocità = sqrt (2 x tensione x carica / massa). Per l'esempio:
velocità = sqrt (2 x 1000 volt x 1.6 x 10 ^-19 Coulomb / (131 amu x 1,66 x 10 ^-27 kg/amu))velocità = 38.000 metri/secondo
• Calcolare la spinta moltiplicando la velocità di un singolo ione volte la massa di tutti gli ioni espulsi al secondo. Ad esempio, si supponga vostro propulsore brucia 1/10 di grammo di xenon al secondo, la Spinta è quindi:
Spinta = 0001 kg x 38.000 metri / secondoSpinta = 3,8 newton