Tänk bränsle räkningen för rymdfärjan . Det är svårt nog att fylla din bil med 16 liter vanlig gas , så föreställa sig kostnaden för att fylla en 526 tusen – liters tank med raketbränsle . Och det är bara att färja en satellit i omloppsbana . Väl i omloppsbana , satelliter måste jet sig omkring med bränsle de har fört sig . Rymdfärder är dyrt och det finns ett ständigt sökande efter billigare framdrivnings .
Den dragkraft som genereras av ett framdrivningssystem är proportionell mot massan av drivmedlet multiplicerat med dess hastighet . Det vill säga , ett rymdskepp skickar 50 gram drivmedel bort på 3 meter per sekund har samma dragkraft som en annan att skicka 25 gram bort på 6 meter per sekund . Det är tanken bakom elektrisk framdrivning : Använd mindre massa än traditionella framdrivningssystem , men utvisa det snabbare . Och få mindre massa i jordens omloppsbana innebär rymdfarkosten är lättare, så den behöver billigare raketbränsle till att börja med . Instruktioner
1
Beräkna laddningen på drivmedelsjoner. Kemiska raketer ger dragkraft genom att blanda två ämnen som reagerar och frigör energi . Elektriska drivsystem skapa sin dragkraft genom att lägga energi på laddade atomer : Joner . Till exempel kan du ha en xenon jon med en avgift på 1 .
2
Bestäm massan av din drivmedels jon . Du kan hitta den atommassa på en periodiska systemet ; avrunda till närmaste heltal . Xenon , till exempel, har en atommassa på 131,29 , vilket avrundar till 131 atommassa enheter ( amu ) . Addera 3
Definiera accelerationsspänning av din elektriska framdrivningssystem . Om att göra beräkningar för ett befintligt system , hittar du detta i systemspecifikationerna . Om du skapar ditt eget system , måste du göra en gissning och se hur det fungerar . Till exempel kan du välja 2.000 volt.
4
Beräkna utgångshastighet av en enda jon . Detta är den hastighet med vilken den lämnar rymdfarkost. Hastigheten ges av: hastighet = sqrt ( 2 x spänning x laddning /massa ) . Till exempel :
hastighet = sqrt ( 2 x 1000 volt x 1,6 x 10 ^ -19 coulomb /( 131 amu x 1,66 x 10 ^ -27 kg /amu ) )
hastighet = 38.000 meter /sekund
5
Beräkna dragkraft genom att multiplicera hastigheten av en enda jon tider samlas av alla joner utkastade per sekund . Antag exempelvis att en propeller bränner 1/10 av ett gram av xenon per sekund , är innebörden då:
dragkraft = 0,0001 kg x 38.000 meter /sekund
dragkraft = 3,8 newton
Addera