Dnešní článek bude o malé součástce z wolframu, která vypadá jako koruna s vysokými špičkami, která má poloviční velikost než euro-deseticent (tedy asi 1 cm). Přirovnání k evropské měně nebylo náhodné – tahle součástka je totiž součástí nejmenšího a nejpřesnějšího evropského pohonného systému. Indium FEEP Multiemitter (IFM) Nano Thruster má pomoci družicím vzdorovat odporu atmosféry, nebo slabému, ale trvalému vlivu tlaku slunečního záření. Podle potřeby může být do cubesatu či jiné malé družice umístěno odpovídající množství těchto pohonných systémů, přičemž se nabízí i možnost využít jich k přesnému manévrování jednotlivých složek družicových sítí, ale i k efektivnějšímu stahování objektů do atmosféry.
Zdroj: https://www.esa.int/
IFM Nano Thruster je miniaturní iontový pohon – používá elektrické pole k urychlení iontů tekutého india, čímž produkuje tah. Tekutý kov vzlíná pomocí kapilárního efektu skrz porézní wolframovou korunu a jejích 28 tenkých jehel, až se dostane do drobných otvorů na špičkách ostrých jako žiletky. Tady materiál zůstane díky povrchovému napětí až do chvíle, kdy dojde k vytvoření elektrického pole. To z tekutého kovu vytvoří miniaturní jehlany, z jejichž špiček pak vyletují pozitivně nabité ionty vytvářející tah.
Zatímco tahy jiných iontových motorů se měří v milinewtonech, pro IFM Nano Thruster už musíme sáhnout po mikronewtonech, tedy jednotkách tisíckrát menších. Tento systém dokáže generovat tah v rozmezí 10 – 400 mikronewtonů, přičemž krátkodobě je schopen dosáhnout 1000 mikronewtonů, tedy jednoho milinewtonu. Jedná se o výsledek patnáctileté spolupráce ESA s rakouskou firmou FOTECH. IFM Nano Thruster již byl otestován v kosmickém prostoru (na komerční radarové družicové síti ICEYE) a nyní je již komerčně dostupný a o jeho distribuci se stará firma ENPULSION, která má vazby na FONTEC. ESA již zvažuje použití této technologie na svých budoucích misích.
Zdroj: https://www.esa.int/
V pohonném systému nejsou žádné pohyblivé díly – pohonná látka (indium) je za pokojové teploty tuhá a k začátku činnosti potřebuje ohřát. Dlouhé a přesně tvarované jehly představují potenciální slabinu, ale nedávné zkoušky ve spolupráci s ESA vystavily pohonnou jednotku testovacím zážehům dlouhým tisíce hodin, během kterých se prokázala jejich spolehlivost.
Zdroj: https://www.esa.int/
„Systém IFM Nano Thruster byl původně vyvíjen pro zvažovaný projekt Next Generation Gravity Mission, který pro vysokou přesnost gravitačních měření vyžadoval kompenzaci odporu horních vrstev atmosféry,“ vysvětluje Jose Gonzalez Del Amo, šéf sekce elektrických pohonů v ESA a dodává: „Je potěšující vidět, že produkt našel na komerčním trhu prázdné místo. Těší nás i to, že jeho základem je FEEP (Field Emission Electric Propulsion), který byl poprvé vynalezen v technologickém středisku Evropské kosmické agentury v Nizozemí.“
Přeloženo z:
https://www.esa.int/
Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/22030805-2-eng-GB/IFM_Nano_Thruster_crown.jpg
https://www.esa.int/…/ifm_nano_thruster/22031005-1-eng-GB/IFM_Nano_Thruster.jpg
https://www.esa.int/…/22030964-1-eng-GB/28-needle_thruster_crown.jpg
https://www.esa.int/…/05/iceye_satellite/22031087-1-eng-GB/ICEYE_satellite.jpg
Takže to vystřikuje indium a pohání se to tím dopředu?
Ionty india.
Super věc, úplně to láká postavit si doma v kuchyni 🙂 Ovšem na Zemi je to nanic 🙁
Tady na odborném webu by se myslím sneslo i víc technických údajů:
– zástavný objem motoru cca 0,8 U, tj. vhodné pro cubesaty cca 3U nebo větší
– spotřeba 10 až 40W dle výkonu trysky
– specifický impuls 3500s (při max výkonu) až 5000s (při 30W a 0,25mN) – celková obálka provozních režimů je větší, je na to celý graf
– ohřev (zkapalnění) média výkonem 5-10W
– napětí emitoru cca 8,5 kV, emisní proud 2 mA
Díky za doplnění. Vycházel jsem z článku na webu ESA, kde tyto detaily nebyly uvedeny.
Díky za info.
A co dělají s elektrony?
Samozřejmě se jich musí zbavovat, emitují to (alespoň u klasických Xe motorů) za pomoci „otevřené CRT trubice“. A vzhledem k mizivé hmotnosti elektronu vůči iontu india je i vcelku jedno, kterým směrem.
No, prý je tam z hlediska typu neutralizéru flexibilita, buď termionický (něco jako žhavení elektronky, ale s baryem, které snižuje potřebnou teplotu emise elektronů), nebo „les“ uhlíkových nanotrubiček – tam zase usnadňuje emisi ostrý hrot trubičky.
Ještě jednou díky. Ono se o té „neutralizaci“ často nemluví, je to takový „nepodstatný“ detail. Říkal jsem si, jestli tady třeba nepřišli s nějakou emisí záporných iontů nebo tak něco.