-
/4016-3.jpg)
Протонный двигатель
Теги:
Naib
Как изменятся параметры ионного двигателя малой тяги при использовании в качестве рабочего тела протонов вместо ксенона? Атомная масса сильно снижается, так что скорость истечения и УИ должны заметно вырасти.
Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
инфо
инструменты
Бывший генералиссимус
Naib> Как изменятся параметры ионного двигателя малой тяги при использовании в качестве рабочего тела протонов вместо ксенона? Атомная масса сильно снижается, так что скорость истечения и УИ должны заметно вырасти.
Правильно, а тяга пропорционально упадёт. У ЭРД, если отвлечься от потерь на ионизацию, произведение УИ и тяги есть константа. Имеет размерность мощности
Но потери на ионизацию при переходе с ксенона на водород возрастут на три порядка - сама энергия ионизации больше на порядок, плюс масса иона меньше на два порядка.
Naib> Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
Криптон тоже в 10 раз доступнее ксенона, и перевод ЭРД на криптон - вполне даже актуальная задача. При этом тяговый к.п.д. даже несколько растёт, УИ растёт, а тяга, понятно, снижается.
Главное, что, чем легче ионы, тем острее проблема нейтрализации и фокусировки.
Правильно, а тяга пропорционально упадёт. У ЭРД, если отвлечься от потерь на ионизацию, произведение УИ и тяги есть константа. Имеет размерность мощности
Но потери на ионизацию при переходе с ксенона на водород возрастут на три порядка - сама энергия ионизации больше на порядок, плюс масса иона меньше на два порядка.
Naib> Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
Криптон тоже в 10 раз доступнее ксенона, и перевод ЭРД на криптон - вполне даже актуальная задача. При этом тяговый к.п.д. даже несколько растёт, УИ растёт, а тяга, понятно, снижается.
Главное, что, чем легче ионы, тем острее проблема нейтрализации и фокусировки.
Б.г.> Главное, что, чем легче ионы, тем острее проблема нейтрализации и фокусировки.
С ростом размеров двигателя проблемы нейтрализации и фокусировки снижаются?
С ростом размеров двигателя проблемы нейтрализации и фокусировки снижаются?
Naib>> Как изменятся параметры ионного двигателя малой тяги при использовании в качестве рабочего тела протонов вместо ксенона? Атомная масса сильно снижается, так что скорость истечения и УИ должны заметно вырасти.
Б.г.> Правильно, а тяга пропорционально упадёт. У ЭРД, если отвлечься от потерь на ионизацию, произведение УИ и тяги есть константа. Имеет размерность мощности
То есть, имея равную массу водорода и ксенона и не имея проблем с источником энергии - на водороде мы в итоге разгонимся сильнее? Так как его хватит на большее время работы двигателя. Или пропорция такова, что выигрыша не получим?
Б.г.> Правильно, а тяга пропорционально упадёт. У ЭРД, если отвлечься от потерь на ионизацию, произведение УИ и тяги есть константа. Имеет размерность мощности
То есть, имея равную массу водорода и ксенона и не имея проблем с источником энергии - на водороде мы в итоге разгонимся сильнее? Так как его хватит на большее время работы двигателя. Или пропорция такова, что выигрыша не получим?
Xan
Naib> То есть, имея равную массу водорода и ксенона и не имея проблем с источником энергии - на водороде мы в итоге разгонимся сильнее? Так как его хватит на большее время работы двигателя. Или пропорция такова, что выигрыша не получим?
Какая-то у тебя обратная логика.
В двигателе мощность расходуется на тягу и на ионизацию.
Чем тяжелее атом, тем его легче ионизировать.
В пересчёте на МАССУ атома.
И тем меньшая мощность будет тратиться впустую.
Из общей доступной мощности.
Ты, как химик, лучше подумай над тем, какие тяжёлые молекулы можно для ионника применить.
Ну вот, например, J2.
Какая-то у тебя обратная логика.
В двигателе мощность расходуется на тягу и на ионизацию.
Чем тяжелее атом, тем его легче ионизировать.
В пересчёте на МАССУ атома.
И тем меньшая мощность будет тратиться впустую.
Из общей доступной мощности.
Ты, как химик, лучше подумай над тем, какие тяжёлые молекулы можно для ионника применить.
Ну вот, например, J2.
Б.г.>> Главное, что, чем легче ионы, тем острее проблема нейтрализации и фокусировки.
haleev> С ростом размеров двигателя проблемы нейтрализации и фокусировки снижаются?
с чего бы? ток пучка растёт, но плотность тока в пучке - нет. Поэтому ток пропорционален квадрату линейных размеров, а вот вес фокусирующей системы - кубу.
haleev> С ростом размеров двигателя проблемы нейтрализации и фокусировки снижаются?
с чего бы? ток пучка растёт, но плотность тока в пучке - нет. Поэтому ток пропорционален квадрату линейных размеров, а вот вес фокусирующей системы - кубу.
Xan> В двигателе мощность расходуется на тягу и на ионизацию.
Xan> Чем тяжелее атом, тем его легче ионизировать.
Xan> В пересчёте на МАССУ атома.
Нет, в абсолютных цифрах тоже. Просто у инертных газов она больше, чем у щелочных металлов, а водород, в смысле ионизации, аналог щелочного металла. Тем не менее, у ксенона меньше, чем у водорода, энергия первой ионизации. Правда, у цезия ещё в 4 раза меньше.
Xan> Чем тяжелее атом, тем его легче ионизировать.
Xan> В пересчёте на МАССУ атома.
Нет, в абсолютных цифрах тоже. Просто у инертных газов она больше, чем у щелочных металлов, а водород, в смысле ионизации, аналог щелочного металла. Тем не менее, у ксенона меньше, чем у водорода, энергия первой ионизации. Правда, у цезия ещё в 4 раза меньше.
Naib> То есть, имея равную массу водорода и ксенона
С этим уже проблемы, потому что, даже для жидких ксенона и водорода, масса водородных баков больше.
Naib> и не имея проблем с источником энергии - на водороде мы в итоге разгонимся сильнее?
С этим тоже проблемы - тяговооружённость упадёт, т.е. если есть какие-нибудь гравитационные потери, может случиться, что на ксеноне конечная скорость будет больше.
Naib> Так как его хватит на большее время работы двигателя. Или пропорция такова, что выигрыша не получим?
Это зависит, в основном, от удельной мощности источника энергии и удельной массы магнитной системы.
С этим уже проблемы, потому что, даже для жидких ксенона и водорода, масса водородных баков больше.
Naib> и не имея проблем с источником энергии - на водороде мы в итоге разгонимся сильнее?
С этим тоже проблемы - тяговооружённость упадёт, т.е. если есть какие-нибудь гравитационные потери, может случиться, что на ксеноне конечная скорость будет больше.
Naib> Так как его хватит на большее время работы двигателя. Или пропорция такова, что выигрыша не получим?
Это зависит, в основном, от удельной мощности источника энергии и удельной массы магнитной системы.
Xan> Какая-то у тебя обратная логика.
Xan> В двигателе мощность расходуется на тягу и на ионизацию.
Xan> Чем тяжелее атом, тем его легче ионизировать.
Xan> В пересчёте на МАССУ атома.
Xan> И тем меньшая мощность будет тратиться впустую.
Xan> Из общей доступной мощности.
А как соотносятся затраты на ионизацию и ускорение ионов? Они настолько сопоставимы, что имеет смысл искать легко ионизирующиеся атомы или всё таки ионизация - это проценты от ускорения?
Xan> Ты, как химик, лучше подумай над тем, какие тяжёлые молекулы можно для ионника применить.
Xan> Ну вот, например, J2.
Это как раз несложно. Сколько там у иода масса? 127 - атомная, 254 молекулярная. В МАЛДИ (вариант масс-спектрометрии) применяют "ионизаторы тяжёлых молекул" на основе стабильных органических карбокатионов трифенильного типа. Базовая масса - порядка 240. Если ввести в каждый радикал хотя бы по одному брому, то масса будет под 500. Можно даже удвоить без особых химических изысков.
Xan> В двигателе мощность расходуется на тягу и на ионизацию.
Xan> Чем тяжелее атом, тем его легче ионизировать.
Xan> В пересчёте на МАССУ атома.
Xan> И тем меньшая мощность будет тратиться впустую.
Xan> Из общей доступной мощности.
А как соотносятся затраты на ионизацию и ускорение ионов? Они настолько сопоставимы, что имеет смысл искать легко ионизирующиеся атомы или всё таки ионизация - это проценты от ускорения?
Xan> Ты, как химик, лучше подумай над тем, какие тяжёлые молекулы можно для ионника применить.
Xan> Ну вот, например, J2.
Это как раз несложно. Сколько там у иода масса? 127 - атомная, 254 молекулярная. В МАЛДИ (вариант масс-спектрометрии) применяют "ионизаторы тяжёлых молекул" на основе стабильных органических карбокатионов трифенильного типа. Базовая масса - порядка 240. Если ввести в каждый радикал хотя бы по одному брому, то масса будет под 500. Можно даже удвоить без особых химических изысков.
Naib> А как соотносятся затраты на ионизацию и ускорение ионов?
Если потенциал ионизации 13 эВ, а потенциал ускорения - 130 В, то 1:10
Naib> Они настолько сопоставимы, что имеет смысл искать легко ионизирующиеся атомы или всё таки ионизация - это проценты от ускорения?
Это зависит от желаемого УИ. Чем больше желаемый УИ, тем незначительнее доля ионизации. Для УИ 3000 единиц и ксенона это, как раз, примерно 1 к 10.
Xan>> Ты, как химик, лучше подумай над тем, какие тяжёлые молекулы можно для ионника применить.
Xan>> Ну вот, например, J2.
Naib> Это как раз несложно. Сколько там у иода масса? 127 - атомная, 254 молекулярная.
Все работы по щелочным металлам, ртути и органике буксуют перед конденсацией струи на выступающих частях... Йод туда же.
Если потенциал ионизации 13 эВ, а потенциал ускорения - 130 В, то 1:10
Naib> Они настолько сопоставимы, что имеет смысл искать легко ионизирующиеся атомы или всё таки ионизация - это проценты от ускорения?
Это зависит от желаемого УИ. Чем больше желаемый УИ, тем незначительнее доля ионизации. Для УИ 3000 единиц и ксенона это, как раз, примерно 1 к 10.
Xan>> Ты, как химик, лучше подумай над тем, какие тяжёлые молекулы можно для ионника применить.
Xan>> Ну вот, например, J2.
Naib> Это как раз несложно. Сколько там у иода масса? 127 - атомная, 254 молекулярная.
Все работы по щелочным металлам, ртути и органике буксуют перед конденсацией струи на выступающих частях... Йод туда же.
Б.г.> Все работы по щелочным металлам, ртути и органике буксуют перед конденсацией струи на выступающих частях... Йод туда же.
Кхм...
Берём ультразвуковую головку из японского принтера, подключаем мегавольт — получаем очень тяжёлые капли (по сравнения с атомами), заряженные множественным зарядом (не одним электроном).
Кхм...
Берём ультразвуковую головку из японского принтера, подключаем мегавольт — получаем очень тяжёлые капли (по сравнения с атомами), заряженные множественным зарядом (не одним электроном).
Б.г.>> Все работы по щелочным металлам, ртути и органике буксуют перед конденсацией струи на выступающих частях... Йод туда же.
Xan> Кхм...
Xan> Берём ультразвуковую головку из японского принтера, подключаем мегавольт — получаем очень тяжёлые капли (по сравнения с атомами), заряженные множественным зарядом (не одним электроном).
Xan>
Электроспрей. Тоже один из приёмов масс-спектрометрии. Но там, ЕМНИП, несколько десятков киловольт и капли таки дробятся до молекул. По крайней мере молекулы белков там летают и практически всегда однозарядные.
Xan> Кхм...
Xan> Берём ультразвуковую головку из японского принтера, подключаем мегавольт — получаем очень тяжёлые капли (по сравнения с атомами), заряженные множественным зарядом (не одним электроном).
Xan>
Электроспрей. Тоже один из приёмов масс-спектрометрии. Но там, ЕМНИП, несколько десятков киловольт и капли таки дробятся до молекул. По крайней мере молекулы белков там летают и практически всегда однозарядные.
Xan> Берём ультразвуковую головку из японского принтера, подключаем мегавольт — получаем очень тяжёлые капли (по сравнения с атомами), заряженные множественным зарядом (не одним электроном).
Да, над коллоидными двигателями тоже работали. И пока - без большого успеха. Единственным регулярно летающим является СПД - который, конечно, ЭРД, но отличается по концепции от "классического" ионного двигателя (электростатического).
Да, над коллоидными двигателями тоже работали. И пока - без большого успеха. Единственным регулярно летающим является СПД - который, конечно, ЭРД, но отличается по концепции от "классического" ионного двигателя (электростатического).
Sergeef
-Naib> Как изменятся параметры ионного двигателя малой тяги при использовании в качестве рабочего тела протонов вместо ксенона? Атомная масса сильно снижается, так что скорость истечения и УИ должны заметно вырасти.
Naib> Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
Водород невозможно долго хранить, он испаряется, и улетучивается.
Фокусировка не обязательна, без нее можно обходиться.
Naib> Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
Водород невозможно долго хранить, он испаряется, и улетучивается.
Фокусировка не обязательна, без нее можно обходиться.
-Naib>> Как изменятся параметры ионного двигателя малой тяги при использовании в качестве рабочего тела протонов вместо ксенона? Атомная масса сильно снижается, так что скорость истечения и УИ должны заметно вырасти.
Naib>> Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
Sergeef> Водород невозможно долго хранить, он испаряется, и улетучивается.
Sergeef> Фокусировка не обязательна, без нее можно обходиться.
Хранение не проблема. Берём гидразин, катализатор его распада и сепаратор водорода и азота.
Азот сбрасываем на рулевики. Балластная масса побольше, чем у ксенона, но вполне приемлема.
Naib>> Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
Sergeef> Водород невозможно долго хранить, он испаряется, и улетучивается.
Sergeef> Фокусировка не обязательна, без нее можно обходиться.
Хранение не проблема. Берём гидразин, катализатор его распада и сепаратор водорода и азота.
Азот сбрасываем на рулевики. Балластная масса побольше, чем у ксенона, но вполне приемлема.
Naib> Хранение не проблема. Берём гидразин, катализатор его распада и сепаратор водорода и азота.
Гидразин распадается на азот, водород и аммиак. Так по термодинамике выгоднее.
Но я бы взял пентаборан.
Naib> Азот сбрасываем на рулевики. Балластная масса побольше, чем у ксенона, но вполне приемлема.
Нет, ни разу. Средний УИ какой будет? хуже, чем у химии.
Гидразин распадается на азот, водород и аммиак. Так по термодинамике выгоднее.
Но я бы взял пентаборан.
Naib> Азот сбрасываем на рулевики. Балластная масса побольше, чем у ксенона, но вполне приемлема.
Нет, ни разу. Средний УИ какой будет? хуже, чем у химии.
Sergeef
-Naib>>> Как изменятся параметры ионного двигателя малой тяги при использовании в качестве рабочего тела протонов вместо ксенона? Атомная масса сильно снижается, так что скорость истечения и УИ должны заметно вырасти.
Naib> Naib>> Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
Sergeef>> Водород невозможно долго хранить, он испаряется, и улетучивается.
Sergeef>> Фокусировка не обязательна, без нее можно обходиться.
Naib> Хранение не проблема. Берём гидразин, катализатор его распада и сепаратор водорода и азота.
Naib> Азот сбрасываем на рулевики. Балластная масса побольше, чем у ксенона, но вполне приемлема.
У ксенона нет балластной массы, и да, у гидразина она слишком большая, проще использовать азот, а не водород, да и разделить азот и водород не так просто, Там еще не мало тепла при разложении выделяется, плюс аммиак
Naib> Naib>> Ну и водород несравнимо доступнее ксенона.
Sergeef>> Водород невозможно долго хранить, он испаряется, и улетучивается.
Sergeef>> Фокусировка не обязательна, без нее можно обходиться.
Naib> Хранение не проблема. Берём гидразин, катализатор его распада и сепаратор водорода и азота.
Naib> Азот сбрасываем на рулевики. Балластная масса побольше, чем у ксенона, но вполне приемлема.
У ксенона нет балластной массы, и да, у гидразина она слишком большая, проще использовать азот, а не водород, да и разделить азот и водород не так просто, Там еще не мало тепла при разложении выделяется, плюс аммиак
Naib>> Хранение не проблема. Берём гидразин, катализатор его распада и сепаратор водорода и азота.
Б.г.> Гидразин распадается на азот, водород и аммиак. Так по термодинамике выгоднее.
Б.г.> Но я бы взял пентаборан.
Ну, тогда амин-бораны. Чистый нитрид бора + водород при простом нагреве
Naib>> Азот сбрасываем на рулевики. Балластная масса побольше, чем у ксенона, но вполне приемлема.
Б.г.> Нет, ни разу. Средний УИ какой будет? хуже, чем у химии.
Я некорректно выразился. Для водорода нужны либо баллоны, либо криогеника, что весит немало. Для хранения ксенона - баллоны, но довольно лёгкие, так как он легко сжижается под давлением. Для хранения гидразина - ещё легче, так как он и так жидкий и не особо летучий.
Впрочем, всё это имеет смысл, если выигрыш УИ водородного ЭРД покрывает все остальные проигрыши.
Б.г.> Гидразин распадается на азот, водород и аммиак. Так по термодинамике выгоднее.
Б.г.> Но я бы взял пентаборан.
Ну, тогда амин-бораны. Чистый нитрид бора + водород при простом нагреве
Naib>> Азот сбрасываем на рулевики. Балластная масса побольше, чем у ксенона, но вполне приемлема.
Б.г.> Нет, ни разу. Средний УИ какой будет? хуже, чем у химии.
Я некорректно выразился. Для водорода нужны либо баллоны, либо криогеника, что весит немало. Для хранения ксенона - баллоны, но довольно лёгкие, так как он легко сжижается под давлением. Для хранения гидразина - ещё легче, так как он и так жидкий и не особо летучий.
Впрочем, всё это имеет смысл, если выигрыш УИ водородного ЭРД покрывает все остальные проигрыши.
Naib> Впрочем, всё это имеет смысл, если выигрыш УИ водородного ЭРД покрывает все остальные проигрыши.
При равной затраченной энергии - мы получаем практически одинаковый импульс, разница только в энергии потраченной на ионизацию
1 эВ = 96 кДж/моль
Абсолютное значение примерно одинаково, но количество ионизированных атомов на грамм рабочего тела сильно разное.
Поэтому если есть возможность - выгоднее брать более тяжёлые атомы.
А вот если заправляться "по дороге" - то брать то что есть. Кислород, кремний, ...
При равной затраченной энергии - мы получаем практически одинаковый импульс, разница только в энергии потраченной на ионизацию
1 эВ = 96 кДж/моль
Абсолютное значение примерно одинаково, но количество ионизированных атомов на грамм рабочего тела сильно разное.
Поэтому если есть возможность - выгоднее брать более тяжёлые атомы.
А вот если заправляться "по дороге" - то брать то что есть. Кислород, кремний, ...
Xan> Ну вот, например, J2.
Предлагался, например, для лунного кубосата
Добавлю еще статейку на эту тему:
ЙОД КАК АЛЬТЕРНАТИВНОЕ РАБОЧЕЕ ТЕЛО ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
ЗЫ Однако как утомляют личности устраивающие тайны Мадридского двора из секретов Полишинеля
Предлагался, например, для лунного кубосата
Lunar IceCube to Take on Big Mission From Small Package
Lunar IceCube has won a coveted slot as one of 12 diminutive secondary payloads to deploy during the first planned flight in 2018 of NASA’s next-generation Space Launch System. // www.nasa.govДобавлю еще статейку на эту тему:
ЙОД КАК АЛЬТЕРНАТИВНОЕ РАБОЧЕЕ ТЕЛО ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
ЗЫ Однако как утомляют личности устраивающие тайны Мадридского двора из секретов Полишинеля
Но вы там держитесь!
Это сообщение редактировалось 28.03.2017 в 18:09
Copyright © Balancer 1997..2018
Создано 24.03.2017
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
Создано 24.03.2017
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
