Billedkredit: ESA
Det Europæiske Rumagenturs SMART-1-mission vil bruge en revolutionerende ionmotor til at hjælpe den med at søge efter bevis for, at Månen blev dannet efter en voldelig kollision af en mindre planet med Jorden. En ionmotor fungerer ved at accelerere ioniserede gaspartikler i en konstant strøm i måneder eller endda år. Selvom drivkraften er meget lav, er den meget effektiv og kræver en brøkdel af brændstof, som traditionelle raketter bruger.
Science-fiction-film fans ved, at hvis du vil rejse korte afstande fra din hjemmeplanet, ville du bruge et sublight 'ion-drev'. Men er sådan en iondrev science fiction, eller science fact?
Svaret ligger et sted imellem. Ionmotorer går tilbage til mindst 1959. To ionmotorer blev endda testet i 1964 på den amerikanske SERT 1-satellit - den ene var succesrig, den anden ikke.
Princippet er simpelthen konventionel fysik - du tager en gas og du ioniserer den, hvilket betyder, at du giver den en elektrisk ladning. Dette skaber positivt ladede ioner af gas sammen med elektroner. Den ioniserede gas passerer gennem et elektrisk felt eller skærm bagpå motoren, og ionerne forlader motoren og frembringer et tryk i den modsatte retning.
Meget brændstofeffektiv
Arbejder i det nærmeste rumrum, og motorer skyder drivgas ud meget hurtigere end en kemisk raketstråle. De leverer derfor cirka ti gange så meget tryk pr. Kg anvendt drivmiddel, hvilket gør dem meget 'brændstofeffektive'.
Selvom de er effektive, er ion-motorer meget lavt trykne enheder. Den mængde skub, du får for den anvendte mængde drivmiddel, er meget god, men de skubber ikke meget stærkt. For eksempel kunne astronauter aldrig bruge dem til at fjerne overfladen af en planet. En gang i rummet kunne de imidlertid bruge dem til at manøvrere sig rundt, hvis de ikke har travlt med at accelerere hurtigt. Hvorfor? Ion-drev kan nå op til høje hastigheder i rummet, men de har brug for en meget lang afstand for at opbygge til sådanne hastigheder over tid.
Afslappet fordel
Ionmotorer arbejder deres magi på en afslappet måde. Elektriske kanoner fremskynder ionerne. Hvis strømmen til denne acceleration kommer fra rumfartøjets solpaneler, kalder forskere det 'sol-elektrisk fremdrift'. Solpaneler af den størrelse, der typisk bruges på nuværende rumfartøj, kan kun levere et par kilowatt strøm.
En solcelledrevet ionmotor kunne derfor ikke konkurrere med den store drivkraft fra en kemisk raket. En typisk kemisk raket brænder dog kun i nogle få minutter, mens en ionmotor kan fortsætte med at skubbe forsigtigt i måneder eller endda år - så længe solen skinner og udbuddet af drivmiddel varer.
En anden fordel ved blid træk er, at det tillader meget nøjagtig rumfartøjskontrol, meget nyttig til videnskabelige missioner, der kræver meget præcis målretning.
At sikre ESAs plads i rummet
Ingeniører testede en ionmotor som et hovedfremdrivningssystem for første gang ved hjælp af NASAs Deep Space 1-mission mellem 1998 og 2001. ESAs SMART-1-mission, der skal lanceres i slutningen af august 2003, vil gå til Månen og demonstrere mere subtile operationer af den slags, der er nødvendig i fremtidige langdistanceopgaver. Disse vil kombinere solelektrisk fremdrift med manøvrer, der bruger tyngdekraften for planeter og måner for første gang.
SMART-1 vil sikre Europas uafhængighed i brugen af ionfremdrift. Andre rumvidenskabelige missioner forventes at bruge ionmotorer til komplekse manøvrer tæt på Jordens bane. F.eks. Vil ESAs mission LISA detektere tyngdekraftsbølger, der kommer fra det fjerne univers. ESAs fremtidige missioner til planeterne bruger også ionmotorer til at sende dem på vej.
Nu videnskab faktum
De nuværende realiteter inden for solelektrisk fremdrift matcher muligvis ikke filmmagien fra sci-fi-film med rumfartøjer, der flyver rundt på vores biografskærme. ESAs arbejde med SMART-1 og fremtidige missioner er imidlertid at sikre, at ion-drev nu er mere videnskabsfakta end science fiction.
Original kilde: ESA News Release
