حقوق الصورة: ESA
ستستخدم مهمة SMART-1 التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية محركًا أيونيًا ثوريًا لمساعدتها في البحث عن أدلة على أن القمر تشكل بعد اصطدام عنيف لكوكب أصغر مع الأرض. يعمل المحرك الأيوني عن طريق تسريع جزيئات الغاز المتأينة في تيار مستمر لشهور أو حتى سنوات. على الرغم من أن الدفع منخفض للغاية ، إلا أنه فعال للغاية ويتطلب جزءًا من الوقود الذي تستخدمه الصواريخ التقليدية.
يعرف عشاق أفلام الخيال العلمي أنه إذا كنت ترغب في السفر لمسافات قصيرة من كوكب منزلك ، فستستخدم "محرك أيون" تحت ضوء فرعي. ومع ذلك ، هل يقود أيون هذا الخيال العلمي ، أم حقيقة علمية؟
الجواب يكمن في مكان ما بينهما. يعود تاريخ المحركات الأيونية إلى عام 1959. على الأقل تم اختبار محركين أيونيين في عام 1964 على القمر الصناعي SERT 1 الأمريكي - كان أحدهما ناجحًا والآخر لم يكن كذلك.
المبدأ هو ببساطة الفيزياء التقليدية - فأنت تأخذ غازًا وتأينه ، مما يعني أنك تعطيه شحنة كهربائية. هذا يخلق أيونات الغاز المشحونة إيجابيا ، إلى جانب الإلكترونات. يمر الغاز المؤين عبر حقل كهربائي أو شاشة في الجزء الخلفي من المحرك وتترك الأيونات المحرك ، وتنتج قوة دفع في الاتجاه المعاكس.
موفرة جدا للوقود
تعمل المحركات الأيونية في الفراغ القريب من الفضاء ، وهي تطلق الغاز الدافع بشكل أسرع بكثير من نفاثة صاروخ كيميائي. ولذلك ، فإنها تقدم حوالي عشرة أضعاف ما يدفع لكل كيلوغرام من الوقود الدافع المستخدم ، مما يجعلها "فعالة جدًا في استهلاك الوقود".
على الرغم من أنها فعالة ، إلا أن المحركات الأيونية أجهزة منخفضة الدفع للغاية. إن مقدار الدفع الذي تحصل عليه مقابل كمية الوقود الدافع المستخدم جيد جدًا ، لكنهم لا يدفعون بقوة. على سبيل المثال ، لا يمكن لرواد الفضاء استخدامها مطلقًا لخلع سطح كوكب. ومع ذلك ، مرة واحدة في الفضاء ، يمكنهم استخدامها للمناورة حولها ، إذا لم يكن في عجلة من أمرهم لتسريع بسرعة. لماذا ا؟ يمكن أن تصل محركات Ion إلى سرعات عالية في الفضاء ، ولكنها تحتاج إلى مسافة طويلة جدًا لبناء هذه السرعات بمرور الوقت.
ميزة مهل
تعمل محركات Ion بسحرها بطريقة مهل. تسرع المدافع الكهربائية الأيونات. إذا كانت قوة هذا التسارع تأتي من الألواح الشمسية الخاصة بالمركبة الفضائية ، فإن العلماء يطلقون عليها "الدفع الكهربائي الشمسي". يمكن للألواح الشمسية بالحجم المستخدم عادة في المركبات الفضائية الحالية أن تزود بضع كيلووات فقط من الطاقة.
وبالتالي ، لا يمكن لمحرك أيوني يعمل بالطاقة الشمسية أن يتنافس مع الدفع الكبير للصاروخ الكيميائي. ومع ذلك ، يحترق صاروخ كيميائي نموذجي لبضع دقائق فقط ، في حين أن محرك أيون يمكن أن يستمر في الدفع بلطف لأشهر أو حتى سنوات - طالما تشرق الشمس ويستمر تزويد الوقود الدافع.
ميزة أخرى للدفع اللطيف هي أنه يسمح بالتحكم الدقيق جدًا في المركبات الفضائية ، وهو مفيد جدًا للمهمات العلمية التي تتطلب توجيه الهدف بدقة عالية.
ضمان مكان وكالة الفضاء الأوروبية في الفضاء
اختبر المهندسون محركًا أيونيًا كنظام دفع رئيسي لأول مرة باستخدام مهمة Deep Space 1 التابعة لوكالة ناسا بين عامي 1998 و 2001. وستنطلق مهمة SMART-1 التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، المقرر إطلاقها في أواخر أغسطس 2003 ، إلى القمر وستظهر عمليات أكثر دقة النوع المطلوب في بعثات المسافات الطويلة في المستقبل. ستجمع هذه بين الدفع الشمسي والكهربائي والمناورات باستخدام جاذبية الكواكب والأقمار للمرة الأولى.
سوف يضمن SMART-1 استقلال أوروبا في استخدام الدفع الأيوني. ومن المتوقع أن تستخدم بعثات علم الفضاء الأخرى محركات أيونية للمناورات المعقدة القريبة من مدار الأرض. على سبيل المثال ، ستكتشف رسالة وكالة الفضاء الأوروبية LISA موجات الجاذبية القادمة من الكون البعيد. ستستخدم بعثات وكالة الفضاء الأوروبية المستقبلية إلى الكواكب أيضًا محركات أيونية لإرسالها في طريقها.
الآن حقيقة علمية
قد لا تتوافق الحقائق الحالية للدفع الكهربي الشمسي مع سحر أفلام أفلام الخيال العلمي التي تحلق بها المركبات الفضائية على شاشات السينما لدينا. ومع ذلك ، فإن عمل وكالة الفضاء الأوروبية على SMART-1 والبعثات المستقبلية يضمن أن محركات الأيونات أصبحت الآن حقيقة علمية أكثر من الخيال العلمي.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية
