Bildekreditt: ESA
Det europeiske romfartsorganets SMART-1-oppdrag vil bruke en revolusjonerende ionemotor for å hjelpe den med å søke etter bevis for at månen ble dannet etter en voldelig kollisjon av en mindre planet med jorden. En ionemotor fungerer ved å akselerere ioniserte partikler av gass i en konstant strøm i måneder eller til og med år. Selv om skyvekraften er veldig lav, er den veldig effektiv og krever en brøkdel av drivstoff som tradisjonelle raketter bruker.
Science-fiction-film fans vet at hvis du vil reise korte avstander fra hjemmeplaneten din, ville du bruke en sublight ‘ion drive’. Imidlertid er en slik ionedrift science fiction, eller science fact?
Svaret ligger et sted i mellom. Ionmotorer stammer fra minst 1959. To ionemotorer ble til og med testet i 1964 på den amerikanske SERT 1-satellitten - den ene var vellykket, den andre ikke.
Prinsippet er ganske enkelt konvensjonell fysikk - du tar en gass og du ioniserer den, noe som betyr at du gir den en elektrisk ladning. Dette skaper positivt ladede ioner av gass, sammen med elektroner. Den ioniserte gassen passerer gjennom et elektrisk felt eller skjerm bak på motoren, og ionene forlater motoren og produserer et skyv i motsatt retning.
Veldig drivstoffeffektiv
I en nær vakuum av rommet skyter ionemotorer ut drivgassen mye raskere enn en kjemisk rakettstråle. De leverer derfor omtrent ti ganger så mye kraft per kilo drivstoff brukt, noe som gjør dem veldig ‘drivstoffeffektive’.
Til tross for at de er effektive, er ionemotorer meget lavt trykkanlegg. Mengden dytte du får for mengden drivmiddel som er brukt er veldig bra, men de presser ikke veldig sterkt. For eksempel kunne astronauter aldri bruke dem til å ta av overflaten til en planet. En gang i verdensrommet kunne de imidlertid bruke dem til å manøvrere seg rundt, hvis de ikke har det travelt med å akselerere raskt. Hvorfor? Ionstasjoner kan komme opp til høye hastigheter i rommet, men de trenger veldig lang avstand for å bygge opp til slike hastigheter over tid.
Rolig fordel
Ionmotorer jobber sin magi på en rolig måte. Elektriske kanoner akselererer ionene. Hvis kraften for denne akselerasjonen kommer fra romfartøyets solcellepaneler, kaller forskere det ‘sol-elektrisk fremdrift’. Solcellepaneler av den størrelsen som vanligvis brukes på nåværende romfartøy, kan levere bare noen få kilowatt kraft.
En solcelledrevet ionemotor kunne derfor ikke konkurrere med den store skyvkraften til en kjemisk rakett. En typisk kjemisk rakett brenner imidlertid bare i noen få minutter, mens en ionemotor kan fortsette å skyve forsiktig i flere måneder eller til og med år - så lenge solen skinner og tilgangen på drivmiddel varer.
En annen fordel med forsiktig skyvekraft er at det tillater veldig nøyaktig romfartøyskontroll, veldig nyttig for vitenskapelige oppdrag som krever svært presis målsporing.
Å sikre ESAs plass i verdensrommet
Ingeniører testet en ionemotor som et hovedfremdriftssystem for første gang ved å bruke NASAs Deep Space 1-oppdrag mellom 1998 og 2001. ESAs SMART-1-oppdrag, som skal lanseres i slutten av august 2003, vil gå til Månen og demonstrere mer subtile operasjoner av den typen som trengs i fremtidige langdistanseoppdrag. Disse vil kombinere solelektrisk fremdrift med manøvrer ved å bruke tyngdekraften til planeter og måner for første gang.
SMART-1 vil sikre Europas uavhengighet når det gjelder bruk av ionepropulsjon. Andre romfartsoppdrag forventes å bruke ionemotorer for komplekse manøvrer i nærheten av Jordens bane. For eksempel vil ESAs oppdrag LISA oppdage gravitasjonsbølger fra det fjerne universet. ESAs fremtidige oppdrag til planetene vil også bruke ionemotorer for å sende dem på vei.
Nå vitenskap faktum
Dagens realiteter med fremstilling av solenergi kan ikke stemme overens med filmmagien fra sci-fi-filmer med romfartøy som flyr rundt på kinoskjermene våre. ESAs arbeid med SMART-1 og fremtidige oppdrag er imidlertid å sikre at ionedrev nå er et vitenskapelig faktum enn science fiction.
Originalkilde: ESA News Release
