Propulsor de iones
Un propulsor de iones, un impulsor de iones o un motor de iones es una forma de propulsión eléctrica utilizada para la propulsión de naves espaciales . Crea empuje acelerando iones usando electricidad .
Un propulsor de iones ioniza un gas neutro extrayendo algunos electrones de los átomos , creando una nube de iones positivos . Estos propulsores de iones se basan principalmente en la electrostática , ya que los iones son acelerados por la fuerza de Coulomb a lo largo de un campo eléctrico . Los electrones almacenados temporalmente son finalmente reinyectados por un neutralizador en la nube de iones después de haber pasado a través de la rejilla electrostática, por lo que el gas vuelve a ser neutral y puede dispersarse libremente en el espacio sin más interacción eléctrica con el propulsor. Por el contrario, los propulsores electromagnéticos utilizan la fuerza de Lorentz .para acelerar todas las especies (electrones libres, así como iones positivos y negativos) en la misma dirección cualquiera que sea su carga eléctrica , y se denominan específicamente motores de propulsión de plasma , donde el campo eléctrico no está en la dirección de la aceleración. [1] [2]
Los propulsores de iones en uso operativo consumen típicamente de 1 a 7 kW de potencia , tienen velocidades de escape de alrededor de 20 a 50 km/s ( I sp 2000 a 5000 s) y poseen empujes de 25 a 250 mN y una eficiencia propulsora de 65 a 80 % [ 3] [4] aunque las versiones experimentales han logrado 100 kW (130 hp), 5 N (1,1 lb f ). [5]
La nave espacial Deep Space 1 , impulsada por un propulsor de iones, cambió la velocidad en 4,3 km/s (2,7 mi/s) mientras consumía menos de 74 kg (163 lb) de xenón . La nave espacial Dawn batió el récord, con un cambio de velocidad de 11,5 km/s (41 000 km/h), aunque solo fue la mitad de eficiente y requirió 425 kg (937 lb) de xenón. [6]
Las aplicaciones incluyen el control de la orientación y la posición de los satélites en órbita (algunos satélites tienen docenas de propulsores de iones de baja potencia) y el uso como motor de propulsión principal para vehículos espaciales robóticos de baja masa (como Deep Space 1 y Dawn ). [3] [4]
Los motores de empuje de iones son prácticos solo en el vacío del espacio y no pueden llevar vehículos a través de la atmósfera porque los motores de iones no funcionan en presencia de iones fuera del motor; además, el minúsculo empuje del motor no puede superar ninguna resistencia del aire significativa. Además, a pesar de la presencia de una atmósfera (o la falta de ella), un motor de iones no puede generar suficiente empuje para lograr el despegue inicial de cualquier cuerpo celeste con una gravedad superficial significativa . Por estas razones, las naves espaciales deben depender de otros métodos, como los cohetes químicos convencionales o las tecnologías de lanzamiento sin cohetes, para alcanzar su órbita inicial .
