Domanda:
Una nave potrebbe decollare dalla Terra usando propulsori ionici?
Joe
2013-08-22 03:33:05 UTC
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Se avessi abbastanza propulsori ionici, potresti decollare dalla superficie terrestre verso l'orbita terrestre bassa?

In caso contrario, perché no?

Quattro risposte:
#1
+14
Erik
2013-08-22 04:28:11 UTC
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Credo che il motore più potente di questa classe sia il VASIMR VX-50, che ha prodotto un enorme 0,5∓0,1 N (0,11∓0,02 lbf) di spinta in un banco di prova per un tempo molto breve. È inferiore al peso del motore stesso, quindi sospetto che siamo lontani dal lanciare qualsiasi cosa con un azionamento a ioni.

Penso che anche questi azionamenti debbano essere azionati nel vuoto.

Non credo che un motore VASIMR conti davvero come un "motore a ioni", vero? Non sta usando plasma termalizzato? (Inoltre, questo non inizia nemmeno a includere la massa della centrale elettrica)
#2
+12
aramis
2013-08-23 11:42:17 UTC
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I propulsori ionici dei modelli attuali metterebbero in cortocircuito la griglia carica nell'atmosfera a livello della superficie.

I propulsori ionici della generazione attuale si basano su una differenza di cariche che ionizzano e quindi attraggono la massa di reazione. Poiché la differenza di tensione elettrica tra le reti caricate è estremamente elevata e deve rimanere tale per funzionare, la presenza di atmosfera potrebbe, e probabilmente provocherebbe, la formazione di archi d'aria tra di loro e la scarica delle reti.

Inoltre, ad esempio, il motore a ioni NSTAR pesa 8,2 kg e produce un picco di 92 millinewton, che, prima di tenere conto di qualsiasi altra cosa, sarebbe di circa 11 mm al secondo al secondo ... circa 1/1100 ° della spinta necessaria per sollevarsi . Solo l'unità di azionamento, alimentazione e controller digitale pesa circa 25,5 kg ... per circa 3,6 mm al secondo al secondo ... le prestazioni effettive della sonda DS-1, con una massa di 373 kg, sono state di circa 0,25 mm al secondo al secondo .. . la velocità dell'autostrada (88 km / h, o 24 km / s) richiede circa 97777,8 secondi ... poco più di 27,1 ore (e quasi 1200 km).

È stato stimato che, nella migliore delle ipotesi, le unità ioniche raggiungeranno il picco a circa 100 volte il rapporto spinta / peso a cui si trovano attualmente. (In parte, questo è dovuto al fatto che si possono solo accelerare gli ioni a poco meno della velocità della luce ...), il che li lascerebbe comunque ben al di sotto delle prestazioni mostrate in alcune ambientazioni di fantascienza. Dopotutto, 1,1 N su un pacco da 25 kg sarebbe ancora solo 4 cm al secondo al secondo ... molto al di sotto dei 9,80665 Newton per kg necessari per raggiungere i 9,80665 metri al secondo al secondo per resistere semplicemente alla gravità superficiale ...


http://en.wikipedia.org/wiki/Deep_Space_1 http://www.nasa.gov/vision/space/travelinginspace/future_propulsion. html http://www.grc.nasa.gov/WWW/ion/past/90s/nstar.htm

Dimentica "gli archi elettrici che mettono in cortocircuito la caduta del potenziale elettrico", stai anche per inondare la camera di accelerazione e possibilmente distruggere lo ionizzatore. È un problema più generale di "propulsori ionici non funzionano se non nel vuoto".
@ikrase non è vero: alcune versioni a spinta molto bassa possono essere utilizzate per spostare l'aria stessa.
Sono a conoscenza di "ionocraft" o "lifters", anche se hanno lo stesso problema del "non avvicinarsi nemmeno al sollevamento della centrale elettrica".
Non ho affermato che fossero propulsori utili: questo è il tuo uomo di paglia.
#3
+10
geoffc
2013-08-22 03:48:44 UTC
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La risposta dipende da come definisci "abbastanza propulsori ionici". Secondo alcune discussioni su questa domanda, la chiave al lancio è: puoi generare più spinta rispetto alle masse del tuo veicolo. Altrimenti ti siedi ancora sulla rampa di lancio.

Quindi lo Shuttle utilizza SRB che hanno un'incredibile quantità di spinta ( 14,7 MN (3,3 M libbre) a livello del mare, contro F-1B che in teoria è 8,0 MN (1,8 milioni di libbre)) ma ISP scadente.

I propulsori ionici (accelerano una particella carica dalla parte posteriore molto velocemente e vivono del guadagno di slancio) hanno un ISP fantastico, ma livelli di spinta pessimi.

Quindi puoi ottenere "abbastanza" propulsori ionici per generare abbastanza spinta da superare la massa del tuo veicolo? Oggi? Nessun domani? Chi può saperlo?

Questo è noto come rapporto tra spinta e peso. Dal momento che non puoi superare 1.0, ti siedi semplicemente sul pad.

Sembra che ci vorrà un cambiamento radicale nella tecnologia per aumentare la spinta affinché funzioni, ma sono successe cose più strane.

#4
+2
SF.
2013-08-23 17:23:02 UTC
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Una volta che abbiamo un loop Vactrain abbastanza grande.

Levitando sul campo magnetico, potrebbe accelerare a velocità quasi arbitrarie, prima di poter lasciare i tubi a vuoto, sparare attraverso l'atmosfera in diagonale e dirigersi verso l'orbita. Il trucco è sufficiente per lanciare la rotta senza aria e cambiare il vettore dell'accelerazione orizzontale in verticale.

Sì; la semplice propulsione a levitazione magnetica sarebbe molto più efficiente in queste condizioni, ma ciò non rende impossibile l'utilizzo del motore ionico.

Fino ad allora ... beh, altri l'hanno detto.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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