Португалец собрал ионный двигатель в домашних условиях

Плазма между анодом и катодом ионного двигателя.

Фотография: Joao Duarte / eLab hackerspace

Португалец Жуан Дуарте собрал в домашних условиях простую рабочую модель ионного двигателя. Рассказ о своем проекте разработчик опубликовал на портале eLab hackerspace. В его двигателе используются несколько держателей, подставка, корпус и сопло, напечатанные из пластика на 3D-принтере, семь гвоздей, семь медных трубок и высоковольтный трансформатор.

При строительстве ионного двигателя важна высокая электрическая проводимость всех элементов. Для ее увеличения Дуарте покрыл гвозди тонким слоем меди. Он зачистил гвозди от ржавчины, а затем опустил их вместе с окислившимися медными монетами в раствор соли и уксуса. Благодаря меднению электрическая проводимость на поверхности гвоздей увеличилась.

Затем португалец взял медную трубу диаметром два сантиметра и нарезал ее на пять частей длиной пять сантиметров каждая. После этого Дуарте распечатал на принтере держатели для трубок и гвоздей, подставку, кожух двигателя и сопло. Для эффективной работы ионного двигателя кончики медненных гвоздей должны находиться точно в центре окружности медных трубок.

На каком расстоянии от трубок следует разместить гвозди от трубок Дуарте не уточнил, но отметил, что оно должно быть одинаковым для всех гвоздей. Для регулирования тяги португалец сделал держатель с гвоздям подвижным в горизонтальной плоскости. К трубкам и гвоздям Дуарте подключил трансформатор, способный выдавать напряжение в девять киловольт и силу тока в 50 миллиампер.

В конструкции двигателя гвозди выступают в качестве катода, а медные трубки — анода. При включении напряжения воздух вокруг гвоздей ионизируется и притягивается анодом, возникает воздушный поток, который и формирует незначительную тягу за соплом двигателя. Сдвинутся с места такая силовая установка не может, но способна колыхать обрезки бумаги.

Концепцию ионного двигателя впервые предложил американский ученый Роберт Годдард. В 1954 году технологию детально описал ученый Эрнст Штулингер, а первый функционирующий двигатель был собран в 1959 году в NASA. Он смог проработать на протяжении 31 минуты. В качестве маршевого двигателя ионная силовая установка была впервые использована на космическом аппарате Deep Space в 1998 году.

Современные ионные двигатели способны непрерывно работать на протяжении трех лет. В них для создания реактивной тяги используются как правило аргон или ксенон. Эти инертные газы разгоняются в электрическом поле. Положительными качествами ионного двигателя является малое энергопотребление и расход топлива, а серьезным недостатком — микроскопическая тяга, составляющая до 250 миллиньютонов.

Схемы ионного двигателя своими руками

Предлагаю следующую схему:

Жидкое рабочее тело (1) истекает из тонкой иглы (2) в камеру. На иглу подается сильное положительное напряжение, ориентировочно +1000 вольт. С поверхности жидкости срываются ионы. Любая жидкость в вакууме испаряется, и первыми с поверхности будут срываться положительные ионы. Дальше предлагаемая схема повторяет конструкцию классического ионного двигателя: магниты стабилизируют ионный пучок, который разгоняется электрическим полем между сеточками-электродами (3) и истекает через сопло.

Проще говоря, я предлагаю сверхпростой, сверхдешевый, но малоэффективный способ производства ионов на борту космического аппарата, без всяких магнетронов и электронных пушек. Будет ли он работать?

КПД и удельный импульс у такого движка, несомненно, будут значительно ниже, чем у современных ионных двигателей — во сколько именно раз, я посчитаю позже, так как это непринципиально. А принципиально следующее:

1) Двигатель легко собрать в домашних условиях. Для испытаний нужна лишь вакуумная камера.

2) Удельный импульс гораздо больше чем у химического двигателя. (Помимо всего прочего, химический двигатель, требующий сопло из вольфрамового сплава и жидкий кислород, я просто не соберу). Вернуться к началу

ruata matsu
Ветеран

Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

Добавлено: 31 Авг 2007 [09:17] Заголовок сообщения: Re: Ионный двигатель своими руками

privaloff писал(а):

Можно ли в домашних условиях собрать ионный двигатель для космического аппарата?).

ДЛя космического аппарата нельзя. А простой ионник — запросто. Кстати — зачем?

Цитата:

С поверхности жидкости срываются ионы.

А вот это — надо обсчитать. Только расчет и математическое обоснование такого вывода — будут поводом к действию. А так — это голословное пожелание.
Почему срываться будут именно ионы — а не большие капли заряженные положительно?

Цитата:

Любая жидкость в вакууме испаряется, и первыми с поверхности будут срываться положительные ионы.

Для испарения — нужен подвод тепла. Управляемый. Опять — таки тепловой расчет узла давай.

Цитата:

Дальше предлагаемая схема повторяет конструкцию классического ионного двигателя: магниты стабилизируют ионный пучок, который разгоняется электрическим полем между сеточками-электродами (3) и истекает через сопло.

Какие магниты — какая напряженность поля? сколько магниты весят? Какая потеря магнитного потока закладывается? Как управляется структура поля.

Что будет — если капля замкнет электроды? Пипец будет. Это и так ясно.

Какая жидкость имелась в виду?

Цитата:

Не вижу особой простоты. Как и дешевизны.
Как впрочем и неэффективность — нуждается в проверке.

Цитата:

Ну уж нет. это принципиально. Высосанные из ниоткуда выводы обо всем. кпд импульс, тяга.

Это не слова — это термины. И они ддолжны иметь — конкретное цифровое значение. Значения — в студию. Иначе — ваше сообщение — это просто белый шум. бла-бла-бла

Цитата:

1) Двигатель легко собрать в домашних условиях. Для испытаний нужна лишь вакуумная камера.

Я недавно продал свою вакуумную камеру за 200 у.е. (почти даром)
Но это фигня.
В самом двигле — с десяток узлов — выполнить которые крайне геморно даже в оснащенной лаборатории.

privaloff писал(а):

ТАк собери двигатель — не требующий вольфрамовой вставки и жидкого кислорода.

Вернуться к началу

privaloff
Новичок

Зарегистрирован: 19.01.2007
Сообщения: 30

Добавлено: 01 Сен 2007 [01:07] Заголовок сообщения:

ruata matsu писал(а):

ТАк собери двигатель — не требующий вольфрамовой вставки и жидкого кислорода.

Хорошо. Я считал ионный двигатель идеальным решением, так как аппарат все равно несет на себе немаленькие солнечные батареи. Кроме того, очень высоки требования к точности – считанные метры в открытом космосе и сантиметры при посадке. Потребуется многократная, если не сказать непрерывная, коррекция траектории. Химический двгатель для этого не очень приспособлен.

Считаете ли вы, что ионный двигатель в домашних условиях собрать невозможно, а химический возможно? Я понимаю, что точно это сказать не сможет никто – меня интересует экспертная оценка.

ruata matsu писал(а):

ДЛя космического аппарата нельзя. А простой ионник — запросто. Кстати — зачем?

ruata matsu писал(а):

Какая жидкость имелась в виду?

Вопрос: Какая жидкость будет использоваться в качестве рабочего тела?

Ответ: Выбор рабочего тела ограничйивается следующими условиями. Жидкость должна быть:

Химически инетрной
Незамерзающей при низкой температуре
Легко доступной
Иметь низкий потенциал ионизации

Преглагаю керосин. Точнее, один из его компонентов — гексан. Будут встречные предложения?

ruata matsu писал(а):

Почему срываться будут именно ионы — а не большие капли заряженные положительно? Что будет — если капля замкнет электроды? Пипец будет. Это и так ясно.

Вопрос: не может ли с иглы сорваться капля? Ведь рабочее тело заряженно положительно и оно притягиется к отрицательно заряженной сетке. Если такое произойдет, капля замкнет электроды.

Ответ: Поверхностное натяжение не даст капле сорваться. Электростатическое притяжение будет на много порядков меньше силы поверхностного натяжения. Это можно доказать математически строго, но я лучше приведу такой простой пример. В вашей домашней розетке, в зависимости от места жительства, 110 либо 220 вольт. Воткните в розетку два тонких проводка, а их обратные концы положите на стол. Капните на стол каплю воды. Один из электродов воткните в каплю, а второй поднесите к капле на расстояние несколько миллиметров. Напряженность электрического поля и, следовательно, сила, действующая на каплю, равна силе, которая будет развиваться в рабочей камере ионного двигателя. Поползет ли капля ко второму электроду? Очевидно, что нет. Пробовать не рекомендую — устроите короткое замыкание.

ruata matsu писал(а):

Маленькая, мало, никакая, никак.
Это все непринципиально — посчитаю позже.

Вопрос: Зачем нужны магниты?

Ответ: Кольцевые постоянные магниты в ионном двигателе нужны для стабилизации ионного пучка. Трек иона в магнитном поле изгибается вдоль линии напряженности поля. Вместо того, чтобы лететь в случайном направлении, ион летит почти строго «на выход».

Вернуться к началу

privaloff
Новичок

Зарегистрирован: 19.01.2007
Сообщения: 30

Добавлено: 02 Сен 2007 [18:38] Заголовок сообщения:
Сделал страницу проекта, с трехмерными иллюстациями: http://project.ganymed.ca/ionengine.shtml

Вернуться к началу

Kuasar
Администратор

Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1074
Откуда: Минск

Добавлено: 03 Сен 2007 [08:49] Заголовок сообщения:

Судя по вашей схеме, вы не предусмотрели одну очень важную деталь — электрическую компенсацию положительного пучка ионов, вылетающего из вашего двигателя.

Если вы будете просто выпускать в вакуум положительные ионы (даже если получится), то ваш аппарат со временем будет накапливать отрицательный заряд, который притянет все ваши ионы обратно. Короче, никуда не полетите.

В ионниках ставят дополнительные электронные пушки, которые выстреливают электроны в пучек ионов, компенсируя электрический заряд истекающей плазмы. Сложность задачи в том, что надо точно рассчитать и точно соблюдать баланс истекающих зарядов.

Вернуться к началу

ruata matsu
Ветеран

Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

Добавлено: 03 Сен 2007 [11:31] Заголовок сообщения:

privaloff писал(а):

ruata matsu писал(а):

ТАк собери двигатель — не требующий вольфрамовой вставки и жидкого кислорода.

примитивный ТРД или ЖРД вполне можно собрать. некривыми руками и с ясной головой

Цитата:

Преглагаю керосин. Точнее, один из его компонентов — гексан. Будут встречные предложения?

представь, что будет происходить с каплей в вакууме.

Цитата:

Ответ: Поверхностное натяжение не даст капле сорваться.

ерунда.

Цитата:

Электростатическое притяжение будет на много порядков меньше силы поверхностного натяжения. Это можно доказать математически строго, но я лучше приведу такой простой пример. В вашей домашней розетке, в зависимости от места жительства, 110 либо 220 вольт. Воткните в розетку два тонких проводка, а их обратные концы положите на стол. Капните на стол каплю воды. Один из электродов воткните в каплю, а второй поднесите к капле на расстояние несколько миллиметров. Напряженность электрического поля и, следовательно, сила, действующая на каплю, равна силе, которая будет развиваться в рабочей камере ионного двигателя. Поползет ли капля ко второму электроду? Очевидно, что нет. Пробовать не рекомендую — устроите короткое замыкание.

1. короткого не будет. Капля просто закипит и испариться. Факт.
2. Все время — кудато забываешь про ВАКУУМ.

х. Углеводороды — будут еще и разлагаться с выделением углерода.

Цитата:

Это все непринципиально — посчитаю позже.

Это — ваш, я так понимаю, основной ответ на все вопросы.

Цитата:

Траектория закручивается вокруг силовой линии. Насколько это повлияет на работу двигла — надо посчитать вообще на стадии идеи. А тут уже изготовление.

Вернуться к началу

ruata matsu
Ветеран

Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

Добавлено: 03 Сен 2007 [15:11] Заголовок сообщения:

Цитата:

ИИМПУЛЬСНЫЕ ПЛАЗМЕННЫЕ ДВИГАТЕЛИ (ИПД)

ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

В.П.Легостаев, Л.А.Пец, А.И.Симонов,

О.С.Тихонов (РКК «Энергия» им. С.П.Королева),

Н.Н.Антропов, Г.А.Попов (НИИПМЭ МАИ),

Р.С.Салихов, Ю.И.Пугачев, Н.П.Щелков (НИИЭМ),

М.Н.Казеев, В.А.Храбров (ФГУП «Курчатовский институт»)

Доклад посвящен знаменательной дате – 40-летию со дня начала эры ЭРД в космосе: 14 декабря 1964 года на советском КА “Зонд-2” была успешно испытана в условиях “дальнего космоса” (5,4 млн. км от Земли) плазменная система ориентации (ПСО). ПСО содержала 6 ЭРД. ЭРД являлись абляционными ИПД. Разработанные и созданные ИПД (с приоритетом от декабря 1962г.) отличались простотой и надежностью и удовлетворяли совокупности требований, сформулированных С.П.Ко-ролевым, Б.Е.Чертоком, Б.В.Раушенбахом в ОКБ-1.

Приводятся тяговые характеристики абляционных ИПД электротермического и электромагнитного типа в диапазоне энергий емкостного накопителя

20-2000 Дж. Кратко описан ИПД для ПСО КА массой в несколько раз большей, чем масса КА “Зонд-2” (

Даны результаты лабораторных испытаний моделей так называемых “маршевых” ИПД.

Описано использование ИПД в качестве инжекторов мощных импульсных потоков плазмы для активного зондирования ионосферы Земли. Сообщается о серии моделей летных образцов ИПД, разработанных в НИИПМЭ, имеющих улучшенные тяговые характеристики.

Приведены данные о готовящейся совместной работе НИИПМЭ МАИ и НИИЭМ. Универсальная космическая платформа “Вулкан” выводится на орбиту вокруг Земли. Два ИПД, разработанные в НИИПМЭ МАИ, используются в составе двигательной установки (ДУ) для стабилизации и/или коррекции орбиты платформы.

Тяговые характеристики ИПД: энергия разряда W0 = 50 кДж, единичный импульс p1 = 1,5·10-3 Н·с, тяговый КПД ηт = 25 %, частота разрядов f = 2 Гц, полное количество разрядов NΣ = 6·10-6, полная масса
ДУ ≤ 15 кг.

Рассматриваются другие возможные применения ИПД: стабилизация и ориентация КА, “маршевые” ИПД будущего.

Дан обзор результатов зарубежных разработок, испытаний и применений ИПД.

В XXI веке область применения ИПД будет увеличиваться по мере миниатюризации КА.

Вернуться к началу

privaloff
Новичок

Зарегистрирован: 19.01.2007
Сообщения: 30

Добавлено: 03 Сен 2007 [16:37] Заголовок сообщения:

Kuasar писал(а):

Вы, как всгда, правы. Придется перерисовывать чертежи.

Kuasar писал(а):

Сложность задачи в том, что надо точно рассчитать и точно соблюдать баланс истекающих зарядов.

А что, если я поставлю электростатический вольтметр для детектирования излишнего отрицательного заряда на борту и регулирования мощности электронной пушки?

ruata matsu писал(а):

примитивный ТРД или ЖРД вполне можно собрать.

ЖРД: Где взять жидкий кислород? На основании опыта ракетомоделистов, я вам сразу сажу, что нигде: они покупают за бешенные деньги 3% перекись водорода, перегоняют ее до 70% (регулярно подрываясь на своих установках), в к конце имеют нормальный УИ для перекиси водорода, то есть в несколько раз меньше УИ настоящей ракеты.

ТРД: На основании опыта ракетомоделистов, УИ 10 сек.

ruata matsu писал(а):

1. короткого не будет. Капля просто закипит и испариться. Факт.

Не закипит (слишком маленькая), просто испарится.

Безусловно. Если капля и образуется на игле в результате какой-либо ошибки ПО, она просто испариться и дальше двигатель будет работать штатно: через эмиссию ионов с конца иглы.

ruata matsu писал(а):

Углеводороды — будут еще и разлагаться с выделением углерода.

После прохода участка разгона внутри камеры (от иглы до сетки) пусть разлагаются на что хотят.

Последний раз редактировалось: privaloff (03 Сен 2007 [16:48]), всего редактировалось 1 раз

Вернуться к началу

Kuasar
Администратор

Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1074
Откуда: Минск

Добавлено: 03 Сен 2007 [17:03] Заголовок сообщения:

privaloff писал(а):

Насколько я понимаю, заряд обычно меряется относительно чего-то. Это что-то по идее должно нести на себе нулевой заряд. А в наших условиях сохранить нулевой заряд где-то внутри вольтметра будет сложно.

Скорей всего это будет не вольтметр, а какой-то другой девайс.

Вернуться к началу

ruata matsu
Ветеран

Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

Добавлено: 03 Сен 2007 [17:09] Заголовок сообщения:

privaloff писал(а):

какойто слабенький у вас опыт.
Вообщето — как реактив свободно продается 30% пергидроль. Видел даже 50%.
Этого уже хватит — для первого ЖРД.
И кстати — с чего решили — что не подорветесь на жидком кислороде? Даже если я скажу где его взять?
Я как то засунул в 30% пергидроль палец. Было Чертовски неприятно.

Цитата:

ТРД: На основании опыта ракетомоделистов, УИ 10 сек.

10с? Что за фигня. Карамелька под 100с даже у криворуких — запросто дает.

Я так в общем то и не понял, зачем вам этот ионник. И почему именно ионник?. Чем вам плазмотрон на аргоне не угодил. Кстати — плазмотроны — продаются свободно. И недорого. И не нада гемороя и вакуума.

Вернуться к началу

Boo
Модератор

Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

Добавлено: 03 Сен 2007 [17:14] Заголовок сообщения:

Цитата:

другой девайс

Да элементарно — 6-й класс физики, банка, скрепка, шарик, пробка, папиросная бумага. Вспомнили? При накоплении на шарике заряда он стекает по скрепке на согнутую пополам полоску бумаги внутри банки, «лепестки» бумаги расходятся в стороны под действием сил отталкивания.

Вернуться к началу

Kuasar
Администратор

Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1074
Откуда: Минск

Добавлено: 04 Сен 2007 [08:32] Заголовок сообщения:

2 Boo
Обижаете. Про такой девайс я конечно же помню. Однако с его помощью вы не сможете сказать какого знака заряд у вас накоплен «+» или «-«. Ну разошлись лепестки, что делать-то? Увеличивать или уменьшать мощность электронной пушки? А если лепестки разошлись под действием положительного заряда и увеличив мощность пушки мы еще больше увеличим положительный заряд?

Есть у меня подозрение, что до какого-то уровня накапливать заряд на устройстве будет безопасно. И электронную пушку можно снабдить автоматической системой управления, которая будет понижать мощность, если ее повышение не дает результата. Но мне лично кажется, что заряд аппарата для оптимальной работы должен оставаться максимально близким к нейтральному.

Вернуться к началу

ruata matsu
Ветеран

Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

Добавлено: 04 Сен 2007 [15:54] Заголовок сообщения:

Kuasar писал(а):

2
Есть у меня подозрение, что до какого-то уровня накапливать заряд на устройстве будет безопасно. И электронную пушку можно снабдить автоматической системой управления, которая будет понижать мощность, если ее повышение не дает результата. Но мне лично кажется, что заряд аппарата для оптимальной работы должен оставаться максимально близким к нейтральному.

Заряд долж быть нулевым — не для «оптимальной» — а для вообще работы девайса. Иначе — корабльь нашего «изобретателя» — вполне окажется облепленный пленкой гексана, который вылетел из двигла. и вернулся назад на поверхность корабля.
Кстати — именно из-за этого — в качестве рабочего тела лучше (если вообще не единственно возможно) — применять благородные газы. А чем газ тяжелее — тем легче хранить его.

и еще — электронная пушка — это аццки жрущий энергию девайс. Так что — забудте это слово для двигла.

Вернуться к началу

Kuasar
Администратор

Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1074
Откуда: Минск

Добавлено: 04 Сен 2007 [16:29] Заголовок сообщения:

На счет общего заряда устройства и благородных газов согласен.

Но с чего вы взяли, что электронная пушка жрет очень много энергии? Количество электронов, которое должна будет выдавать эта пушка, такое же, как заряд ионов, вылетающих из ионника, т.е. не очень большое. А электроны, как известно, разгонять даже проще, чем ионы.

В любом цветном ЭЛТ телевизоре или мониторе стоит 3 электронные пушки, кстати.

Вернуться к началу

privaloff
Новичок

Зарегистрирован: 19.01.2007
Сообщения: 30

Добавлено: 05 Сен 2007 [04:09] Заголовок сообщения:

ruata matsu писал(а):

и еще — электронная пушка — это аццки жрущий энергию девайс. Так что — забудте это слово для двигла.

Ваша уверенность в том, что я самолично изобрел ионный двигатель, конечно, льстит моему самолюбию, но заставляет сомневаться в вашей способности бегло читать, как по русски вообще, так и седьмую фразу моего поста, в частности.

Я лишь взял схему существующих ионных двигателей и слегка упростил ее. Можете считать, что я увидел на улице машину, возжелал ее и решил сделать модельку масштабом 1:20. В свою очередь, ваши утверждения звучат примерно как “коробка передач — это аццки жрущий энергию девайс. Так что — забудте это слово для двигла”.

Вернуться к началу

ruata matsu
Ветеран

Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

Добавлено: 05 Сен 2007 [09:03] Заголовок сообщения:

Kuasar писал(а):

любой электрон — пройдя между разностью потенциалов в 1Вольт — отнимет у разгоннго поля энергию в 1,6*10-19Дж.
То есть — на разгон электрона — надо столько же энергии — сколько и на разгон иона.
Так что монопенисуально — что разгоняем. Ион или электрон, или позитрон. Затраты энергии одинаковы.

По этому — вообщето разгоняют ионы. И направляют пучек ионов через облако электронов. Облако электронов — формируют просто разогревая вольфрамовую сетку с нанесенным цезием.

И фсе — ионы пролетая сквозь облако электронов — компенсируются, превращаясь в нейтральные атомы. Улетают кудато в галактику.

Вернуться к началу

Kuasar
Администратор

Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1074
Откуда: Минск

Добавлено: 05 Сен 2007 [14:06] Заголовок сообщения:

Поправьте меня, если я не прав.

В случае решения задачи компенсации плазмы с помощью электронной пушки, нам необходимо, чтобы скорость вылетающих электронов была такая же, как и у ионов, вылетающих из двигателя.

Учитывая многократное превосходство массы ионов над массой электронов, на разгон электронов до заданной скорости мы будем энергии тратить гораздо меньше, чем на работу ионника.

Вернуться к началу

privaloff
Новичок

Зарегистрирован: 19.01.2007
Сообщения: 30

Добавлено: 05 Сен 2007 [14:28] Заголовок сообщения:

Сделал кое-какие предварительные рассчеты. Они пока сильно оценочные, так как КПД двигателя принят за 100%.

Количество солнечных панелей 2
Длина каждой панели 20 см
Ширина каждой панели 20 см
Общая площадь 800 см3
Или м3 0.08
Солнечная постоянная 1367 ватт/м2
КПД солнечных батарей 15%
Выходная мощность солнечных панелей 16.404 ватт
Напряжение на катоде (внешней сетке) -200 вольт
Напряжение на аноде (игле) 200 вольт
Перепад напряжений 400 вольт
Потенциал ионизации гексана 10.17 Эв
1 электронвольт равен 1.602177*10^-19 Дж
Кинетическая энергия иона 6.24576*10^-17 Дж
Молекулярная масса рабочего тела 131.29 г/моль
Число Авогадро 6.022045*10^23
Масса молекулы гексана 2.180156*10^-25 кг
Максимальная скорость иона 23936.68385 м/с
Расход ионов в секунду 2.62642*10^17 штук
Расход рабочего тела в секунду 5.72601*10^-08 кг
Расход рабочего тела за сутки 4.947269069 грамм
Тяга двигателя 0.001370616 Н
Тяга двигателя 0.1397162 грамм

СКОРОСТь ИСПАРЕНИЯ
Внутренний диаметр иглы 1 мм
Радиус 0.0005 м
Площадь сечения внутреннего канала иглы 7.85398*10^-07 м2
Плотность гексана 700 кг/м3
Рас ход рабочего тела в секунду 5.72601*10^-08 кг
Рас ход рабочего тела в секунду 8.18001*10^-11 м3
Испарение рабочего тела 0.000104151 м/сек
Испарение рабочего тела 0.104151101 мм/сек
Испарение рабочего тела 8.998655167 м/сутки
Вывод: для рабочего тела следует выбирать вещество, скорость испарения которого в вакууме ниже 0.1 мм/сец.

ЗАПАС ТОПЛИВА И ВРЕМЯ В ПУТИ
Сухая масса корабля 1 кг
Удельный импульс (скорость выхлопа) 23936.68385 м/с
Требуемый импульс 4 км/сек
Требуемый импульс 4000 м/сек
Топливная составляющая веса корабля 15.31%
Масса топлива 0.153078304 кг
Расход рабочего тела в секунду 5.72601*10^-08 кг
Время разгона 2673387.125 сек
Время разгона 30.94198062 суток

Количество солнечных панелей N1 = 2
Длина каждой панели N2 = 20 см
Ширина каждой панели N3 = 20 см
Общая площадь N4 = N1*N2*N3 см3
Или м3 N5 = N4/(100*100)
Солнечная постоянная N6 = 1367 ватт/м2
КПД солнечных батарей N7 = 0.15
Выходная мощность солнечных панелей N8 = N5*N6*N7 ватт
Напряжение на катоде (внешней сетке) N9 = -200 вольт
Напряжение на аноде (игле) N10 = 0-N9 вольт
Перепад напряжений N11 = N10-N9 вольт
Потенциал ионизации гексана N12 = 10.17 Эв
1 электронвольт равен N13 = 1.60217653141414E-19 Дж
Кинетическая энергия иона N14 = N13*(N11-N12) Дж
Молекулярная масса рабочего тела N15 = 131.29 г/моль
Число Авогадро N16 = 6.022045E+23
Масса молекулы гексана N17 = (N15/1000)/N16 кг
Максимальная скорость иона N18 = SQRT(N14*2/N17) м/с
Расход ионов в секунду N19 = N8/N14 штук
Расход рабочего тела в секунду N20 = N19*N17 кг
Расход рабочего тела за сутки N21 = N20*1000*(24*3600) грамм
Тяга двигателя N22 = N20*N18 Н
Тяга двигателя N23 = N22*1000/9.81 грамм

СКОРОСТь ИСПАРЕНИЯ
Внутренний диаметр иглы N26 = 1 мм
Радиус N27 = N26/(1000*2) м
Площадь сечения внутреннего канала иглы N28 = PI()*N27*N27 м2
Плотность гексана N29 = 700 кг/м3
Рас ход рабочего тела в секунду N30 = N20 кг
Рас ход рабочего тела в секунду N31 = N30/N29 м3
Испарение рабочего тела N32 = N31/N28 м/сек
Испарение рабочего тела N33 = N32*1000 мм/сек
Испарение рабочего тела N34 = N32*24*3600 м/сутки
Вывод: для рабочего тела следует выбирать вещество, скорость испарения которого в вакууме ниже 0.1 мм/сец.