انجمن فیزیک دانشگاه هرات

⚛⚛⚛

موتور رانش آیون چیست؟

موتور رانش آیون یک سیستم پیشرانه است که در فضاپیما استفاده می شود که با یونیزه کردن یک سوخت به طور معمول گاز زنون و تسریع یون های حاصل از طریق یک میدان الکتریکی رانش را تولید کند این فناوری بسیار کارآمد رانش مداوم و نیروی پایین را در طول دورههای طولانی فراهم میکند و آن را برای ماموریت های عمیق فضایی که در آن بهره وری سوخت و دقت بسیار مهم هستند ایده آل میسازد. استفاده از ،زنون یک گاز شریف، یونیزاسیون پایدار و حداقل واکنش شیمیایی را تضمین می کند و طول عمر و قابلیت اطمینان موتور را افزایش می دهد.
مراحل کارکرد موتور رانشی یونی

### 1. یونیزاسیون سوخت
   - سوخت مورد استفاده در موتورهای یونی معمولاً یک گاز نجیب مانند زنون (Xe) است.
   - گاز زنون به محفظه‌ای تزریق می‌شود که در آن الکترون‌های پرانرژی با استفاده از یک میدان الکتریکی یا تخلیه الکتریکی، اتم‌های زنون را یونیزه می‌کنند.
   - این فرآیند باعث می‌شود اتم‌های زنون الکترون از دست بدهند و به یون‌های مثبت تبدیل شوند.

### 2. شتاب‌دهی یون‌ها

   موتور رانشی یونی (Ion Thruster) نوعی پیشرانه الکتریکی است که از یون‌ها برای ایجاد نیروی رانش استفاده می‌کند. این موتورها به‌طور خاص در فضاپیماها برای ماموریت‌های طولانی‌مدت و با نیاز به مصرف سوخت کم استفاده می‌شوند. در ادامه مراحل کارکرد موتور رانشی یونی توضیح داده می‌شود:

### 1. یونیزاسیون سوخت
   - سوخت مورد استفاده در موتورهای یونی معمولاً یک گاز نجیب مانند زنون (Xe) است.
   - گاز زنون به محفظه‌ای تزریق می‌شود که در آن الکترون‌های پرانرژی با استفاده از یک میدان الکتریکی یا تخلیه الکتریکی، اتم‌های زنون را یونیزه می‌کنند.
   - این فرآیند باعث می‌شود اتم‌های زنون الکترون از دست بدهند و به یون‌های مثبت تبدیل شوند.

### 2. شتاب‌دهی یون‌ها
   - یون‌های مثبت ایجاد‌شده در مرحله قبل توسط یک میدان الکتریکی قوی شتاب داده می‌شوند.
   - این میدان الکتریکی توسط شبکه‌هایی از الکترودها ایجاد می‌شود که به‌طور معمول از دو یا چند شبکه با اختلاف پتانسیل بالا تشکیل شده‌اند.
   - یون‌ها به‌سرعت از میان این شبکه‌ها عبور می‌کنند و با سرعت بسیار بالایی (در حد چند ده کیلومتر بر ثانیه) به بیرون پرتاب می‌شوند.

### 3. تولید رانش
   - خروج یون‌ها با سرعت بالا از موتور، بر اساس قانون سوم نیوتن (عمل و عکس‌العمل)، نیروی رانش ایجاد می‌کند.
   - این نیرو اگرچه کوچک است، اما به‌دلیل کارایی بالا و مصرف سوخت کم، برای ماموریت‌های طولانی‌مدت در فضا مناسب است.

### 4. خنثی‌سازی بار الکتریکی
   - پس از خروج یون‌های مثبت از موتور، فضاپیما بار منفی پیدا می‌کند.
   - برای جلوگیری از تجمع بار منفی، الکترون‌ها از طریق یک کاتد به بیرون پرتاب می‌شوند تا بار فضاپیما را خنثی کنند.

### مزایای موتورهای یونی:
   - بازده بالا: مصرف سوخت کم و کارایی بالا.
   - طول عمر طولانی: مناسب برای ماموریت‌های چندساله.
   - سرعت بالا: قادر به رسیدن به سرعت‌های بسیار زیاد در طول زمان.

### معایب موتورهای یونی:
   - نیروی رانش کم: برای ماموریت‌هایی که نیاز به شتاب سریع دارند مناسب نیست.
   - وابستگی به منبع انرژی: نیاز به منبع انرژی قوی (مانند پنل‌های خورشیدی یا راکتورهای هسته‌ای).

موتورهای یونی در ماموریت‌های فضایی مانند ماموریت Dawn ناسا و ماموریت BepiColombo آژانس فضایی اروپا استفاده شده‌اند.


@physics_786

www.tgoop.com/physics_786/10301

396 viewsfarid Ahmad, Feb 21 at 18:31

⚛⚛⚛

موتور رانش آیون چیست؟

موتور رانش آیون یک سیستم پیشرانه است که در فضاپیما استفاده می شود که با یونیزه کردن یک سوخت به طور معمول گاز زنون و تسریع یون های حاصل از طریق یک میدان الکتریکی رانش را تولید کند این فناوری بسیار کارآمد رانش مداوم و نیروی پایین را در طول دورههای طولانی فراهم میکند و آن را برای ماموریت های عمیق فضایی که در آن بهره وری سوخت و دقت بسیار مهم هستند ایده آل میسازد. استفاده از ،زنون یک گاز شریف، یونیزاسیون پایدار و حداقل واکنش شیمیایی را تضمین می کند و طول عمر و قابلیت اطمینان موتور را افزایش می دهد.
مراحل کارکرد موتور رانشی یونی

### 1. یونیزاسیون سوخت
   - سوخت مورد استفاده در موتورهای یونی معمولاً یک گاز نجیب مانند زنون (Xe) است.
   - گاز زنون به محفظه‌ای تزریق می‌شود که در آن الکترون‌های پرانرژی با استفاده از یک میدان الکتریکی یا تخلیه الکتریکی، اتم‌های زنون را یونیزه می‌کنند.
   - این فرآیند باعث می‌شود اتم‌های زنون الکترون از دست بدهند و به یون‌های مثبت تبدیل شوند.

### 2. شتاب‌دهی یون‌ها

   موتور رانشی یونی (Ion Thruster) نوعی پیشرانه الکتریکی است که از یون‌ها برای ایجاد نیروی رانش استفاده می‌کند. این موتورها به‌طور خاص در فضاپیماها برای ماموریت‌های طولانی‌مدت و با نیاز به مصرف سوخت کم استفاده می‌شوند. در ادامه مراحل کارکرد موتور رانشی یونی توضیح داده می‌شود:

### 1. یونیزاسیون سوخت
   - سوخت مورد استفاده در موتورهای یونی معمولاً یک گاز نجیب مانند زنون (Xe) است.
   - گاز زنون به محفظه‌ای تزریق می‌شود که در آن الکترون‌های پرانرژی با استفاده از یک میدان الکتریکی یا تخلیه الکتریکی، اتم‌های زنون را یونیزه می‌کنند.
   - این فرآیند باعث می‌شود اتم‌های زنون الکترون از دست بدهند و به یون‌های مثبت تبدیل شوند.

### 2. شتاب‌دهی یون‌ها
   - یون‌های مثبت ایجاد‌شده در مرحله قبل توسط یک میدان الکتریکی قوی شتاب داده می‌شوند.
   - این میدان الکتریکی توسط شبکه‌هایی از الکترودها ایجاد می‌شود که به‌طور معمول از دو یا چند شبکه با اختلاف پتانسیل بالا تشکیل شده‌اند.
   - یون‌ها به‌سرعت از میان این شبکه‌ها عبور می‌کنند و با سرعت بسیار بالایی (در حد چند ده کیلومتر بر ثانیه) به بیرون پرتاب می‌شوند.

### 3. تولید رانش
   - خروج یون‌ها با سرعت بالا از موتور، بر اساس قانون سوم نیوتن (عمل و عکس‌العمل)، نیروی رانش ایجاد می‌کند.
   - این نیرو اگرچه کوچک است، اما به‌دلیل کارایی بالا و مصرف سوخت کم، برای ماموریت‌های طولانی‌مدت در فضا مناسب است.

### 4. خنثی‌سازی بار الکتریکی
   - پس از خروج یون‌های مثبت از موتور، فضاپیما بار منفی پیدا می‌کند.
   - برای جلوگیری از تجمع بار منفی، الکترون‌ها از طریق یک کاتد به بیرون پرتاب می‌شوند تا بار فضاپیما را خنثی کنند.

### مزایای موتورهای یونی:
   - بازده بالا: مصرف سوخت کم و کارایی بالا.
   - طول عمر طولانی: مناسب برای ماموریت‌های چندساله.
   - سرعت بالا: قادر به رسیدن به سرعت‌های بسیار زیاد در طول زمان.

### معایب موتورهای یونی:
   - نیروی رانش کم: برای ماموریت‌هایی که نیاز به شتاب سریع دارند مناسب نیست.
   - وابستگی به منبع انرژی: نیاز به منبع انرژی قوی (مانند پنل‌های خورشیدی یا راکتورهای هسته‌ای).

موتورهای یونی در ماموریت‌های فضایی مانند ماموریت Dawn ناسا و ماموریت BepiColombo آژانس فضایی اروپا استفاده شده‌اند.


@physics_786

BY انجمن فیزیک دانشگاه هرات