Uzay yolculuğunu düşündüğümüzde, muazzam makine Dünya'nın yer çekiminden kaçmaya çalışırken, büyük patlama ve dipten çıkan büyük patlama akımları ile Dünya'dan patlayan büyük bir roket hayal etme eğilimindeyiz. Ancak bir uzay aracı Dünya ile olan yerçekimi bağını kırdığında, onları güçlendirmek için başka seçeneklerimiz var. Bilim kurguda uzun süredir hayal edilen İyon itici gücü artık uzaydaki uzun yolculuklarda problar ve uzay aracı göndermek için kullanılıyor.
NASA ilk olarak 1950'lerde iyon tahrikini araştırmaya başladı. 1998'de iyon itkisi, bir uzay aracında ana tahrik sistemi olarak başarıyla kullanıldı ve Deep Space 1'i (DS1) asteroit 9969 Braille ve Comet Borrelly'ye misyonu ile güçlendirdi. DS1 sadece bir asteroit ve bir kuyruklu yıldızı ziyaret etmek için değil, aynı zamanda oniki ileri, yüksek riskli teknolojiyi, aralarında iyon tahrik sisteminin kendisini test etmek için tasarlanmıştır.
İyon tahrik sistemleri az miktarda itme oluşturur. Elinizde dokuz çeyrek tutun, Dünya'nın yerçekiminin onları çektiğini hissedin ve ne kadar az itme ürettikleri hakkında bir fikriniz var. Güçlü yerçekimi olan vücutlardan uzay aracı fırlatmak için kullanılamazlar. Onların gücü zaman içinde itme üretmeye devam etmede yatar. Bu, çok yüksek hızlara ulaşabildikleri anlamına gelir. İyon iticileri uzay aracını 320.000 kp / s (200.000 mph) üzerinde hızlara itebilir, ancak bu hıza ulaşmak için uzun süre çalışır durumda olmaları gerekir.
Bir iyon, bir elektronu kaybeden veya kazanmış ve dolayısıyla elektrik yükü olan bir atom veya moleküldür. Dolayısıyla iyonizasyon, bir atom veya moleküle elektron ekleyerek veya çıkararak bir yük verme işlemidir. Bir kez şarj edildiğinde, bir iyon manyetik alana göre hareket etmek isteyecektir. Bu iyon sürücülerinin kalbinde. Ancak bazı atomlar bunun için daha uygundur. NASA’nın iyon sürücüleri tipik olarak inert bir gaz olan ksenon kullanır, çünkü patlama riski yoktur.
İyon sürüşünde ksenon yakıt değildir. Yanmaz ve yakıt olarak yararlı kılan doğal özellikleri yoktur. İyon tahriki için enerji kaynağı başka bir yerden gelmek zorundadır. Bu kaynak, güneş pillerinden gelen elektrik veya nükleer bir malzemeden gelen çürüme ısısından üretilen elektrik olabilir.
İyonlar, ksenon gazının yüksek enerjili elektronlarla bombalanmasıyla oluşturulur. Şarj olduktan sonra, bu iyonlar yükleri tarafından lensler olarak adlandırılan bir çift elektrostatik ızgaradan çekilir ve itme oluşturarak odadan dışarı atılır. Bu deşarj iyon demeti olarak adlandırılır ve yükünü nötralize etmek için tekrar elektron enjekte edilir. İyon sürücülerinin nasıl çalıştığını gösteren kısa bir video:
İtme kuvvetinin ne kadar yakıt taşıyabileceği ve yakabileceği ile sınırlı olduğu geleneksel bir kimyasal roketin aksine, bir iyon tahriki tarafından üretilen itme sadece elektrik kaynağının gücü ile sınırlıdır. Bir geminin taşıyabileceği itici gaz miktarı, bu durumda ksenon ikincil bir sorundur. NASA’nın Şafak uzay aracı, 27 saatlik çalışma için sadece 10 ons xenon itici yakıt kullandı - bu bir sodadan daha azdı.
Teorik olarak, sürücüye güç veren elektrik kaynağının gücünde bir sınır yoktur ve şu anda sahip olduğumuzdan daha güçlü iyon iticileri geliştirmek için çalışmalar yapılmaktadır. 2012'de NASA’nın Evrimsel Xenon İtici (NEXT), sadece 2100w kullanılan DS1'deki iyon sürücüsüyle karşılaştırıldığında 7000w'da 43.000 saatin üzerinde çalışmıştır. SONRAKİ ve gelecekte onu aşacak tasarımlar, uzay aracının çoklu asteroitlere, kuyruklu yıldızlara, dış gezegenlere ve aylarına genişletilmiş görevlere gitmesine izin verecektir.
İyon tahriki kullanan görevler arasında NASA'nın Şafak misyonu, Japon Hayabusa'nın asteroid 25143 Itokawa misyonu ve 2017'de Merkür'e gidecek olan ESA misyonları Bepicolombo ve düşük frekanslı yerçekimi dalgalarını inceleyecek LISA Pathfinder yer alıyor.
İyon tahrik sistemlerindeki sürekli iyileşme ile bu liste sadece büyüyecektir.
