بخشی از مقاله
چکیده
رانشگر یونی بدلیل ایجاد سرعت مؤثر بسیار بالا، توانایی ایجاد اختلاف سرعت مورد نظر را با مصرف کمتری از سوخت دارا میباشد. این نوع رانشگر در ماهواره ها جهت تولید نیروی پیشران کافی و قابل پایش در مأموریت های حفظ موقعیت، کنترل وضعیت ، انتقال مداری و بین سیاره ای محبوبیت دارد. استفاده ی بهینه ی این محصول در مأموریت های طولانی - زمانی و مسافتی - می باشد. این مقاله به طراحی مفهومی این نوع رانشگرها مطابق استاندارد ECSS همچنین به مصالحه مفاهیم منتخب بر مبنای روش تصمیم گیری سلسله مراتبی - - AHP میپردازد.
مقدمه
رانشگر یک ماهواره بدلیل تولید نیروی تراست کم،برای ایجاد V مورد نیاز در مأموریتهای طولانی کاربرد مناسبی دارد. روش های متعددی برای تولید تراست در این راستا وجود دارد که هر کدام دارای معایب و مزایایی هستند. یکی از این روش ها مکانیزم رانش الکتریکی است که با تولید پلاسما و اعمال نیروهای لورنتز برآن موجب خروج شتابدار پلاسما از نازل میشود. این سیستم ها باید ضمن تولید اختلاف سرعت مطلوب، کم وزن و با قابلیت پایش بالا باشند. در ماهواره های مدار بالا، به علت عدم وجود نیروی درگ، با مقدار تراست بسیار کمی میتوان مانورهای کنترل وضعیت یا انتقال مداری را انجام داد، رانشگرهای الکتریکی به دلیل تولید سرعت مؤثر بالا، مصرف سوخت پایین، تراست کم و قابل پایش و همچنین طول عمر مفید بالا برای اینگونه مأموریت ها بسیار مطلوبند.
رانش الکتریکی
مزیت پیشرانش الکتریکی از طریق معادله سیُلکوفسکی قابل ارزیابی است.
اگر جرم لحظه ای برابر با تفاضل جرم اولیه و جرم سوخت مصرف شده تا آن لحظه باشد، این نوع رانشگر بدلیل سرعت مؤثر بالا به مقدار سوخت کمتری برای ایجاد اختلاف سرعت مطلوب نیازمند است.
اگر ماکزیمم دمای قابل تحمل اجزای رانشگر باشد.رابطه زیر بیانگر ماکزیمم سرعت مؤثری است که میتوان در خروجی دریافت کرد.
این رانشگرها به کمک جریان الکترون اتم های سوخت را یونیزه نموده و در طی فرآیند شتابدهی الکتریکی یا مغناطیسی این جریان پلاسما را به بیرون هل میدهند.
سیستم های پیشران یونی به دودسته کلی تقسیم میشوند:
الکتروستاتیکی؛ که در آن یونها در یک میدان الکتریکی قوی تولید شده و شتاب میگیرند. در این نوع میدان مغناطیسی با ایجاد تاخیر در رسیدن الکترون به آند کارایی یونیزاسیون را افزایش میدهد.
الکترومغناطیسی؛ که در آن شتابگیری پلاسما از طریق تعامل جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی صورت میگیرد.
هرکدام از دو دسته الکترواستاتیک - شکل - 1 و الکترومغناطیس - شکل - 2 به دسته های مختلفی تقسیم میشوند که در این مقاله مختصراً شرح داده میشوند.
شکل:1 تقسیم بندی رانشگرهای الکتروستاتیک
شکل:2 تقسیم بندی رانشگرهای الکترومغناطیس
سیستم های الکترواستاتیک بمباران الکترونی:
در این تکنولوژی - شکل - 3 الکترون های مورد استفاده برای یونیزاسیون از یک کاتد ساتع میشوند. این الکترون ها تحت یک میدان مغناطیسی در محفظه تخلیه شروع به حرکت مارپیچ نموده با سوخت که درفاز گازی است برخورد داشته و آن را یونیزه میکند. نهایتا الکترودهای متخلخل خروجی با اعمال اختلاف پتانسیل مناسب به این یونها شتاب لازم را اعمال میکنند. یک کاتد خنثی کننده در خروجی به تخلیه ی بار سامانه و خنثی سازی جریان پلاسما میپردازد.
فرکانس رادیویی:
در این نوع - شکل - 4 در بخش یونیزه سازی به جای کاتد، میدان الکترومغناطیسی فرکانس بالا سوخت را یونیزه می کند. این میدان از طریق تابش فرکانس رادیویی، در محفظه تخلیه حفره پمپ میکند. حفره درحقیقت جای خالی الکترون و هم جرم آن میباشد که در فضای اتم های گازی خنثی میتواند موجب یونیزه شدن آنها گردد. سپس یون ها به کمک شبکه شتاب دهنده در خروجی به بیرون رانده می شوند و نهایتا در فضای بیرون توسط کاتد خنثی کننده خنثی میشوند.
