Propulsor de íons

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Motor a íons

Propulsor de Íons é um dos diversos tipos de propulsão espacial, que utiliza feixes de luz à base de energia elétrica. Especificamente, esta propulsão de energia deve ser de base nuclear, pois a força de impulsão é muito forte. A introdução desse método só pode ser feita com um jato de energia elétrica, que dá uma força de repulsão maior. Portanto, esse método se baseia num reator nuclear onde toda a energia nuclear será expelida intensamente.

Modelos de propulsores de íons[editar | editar código-fonte]

Existe um tipo específico de propulsão aleatória de íons,que é:

  • Propulsor a reação nuclear;Esta propulsão e a básica,e mais completa.

Desenho Geral[editar | editar código-fonte]

Diagrama de funcionamento de um motor a íons eletroestático

No projeto mais simples, chamado motor a íons eletroestático, um gás inerte como argônio ou vapor de mercúrio são ionizados pela exposição a elétrons fornecidos por um cátodo. O íons assim produzidos são acelerados passando por uma grade altamente carregada eletroestaticamente. Elétrons são, então, injetados dentro do fluxo de íons enquanto os íons carregados positivamente são ejetados pelo motor. Isso mantém a espaçonave eletricamente neutra. A aceleração é conseguida com uma pequena massa de reação (isto é, o impulso específico é muito elevado).

Uso de Energia[editar | editar código-fonte]

A principal preocupação é a quantidade de energia ou força requerida para o funcionamento do motor, utilizada em parte para ionizar os materiais, mas principalmente para acelerar os íons às velocidades extremamente altas requeridas para o perfeito funcionamento do motor. Velocidades de exaustão da ordem de 30 km/s não são incomuns. Essas velocidades são bem superiores às velocidades conseguidas com os melhores foguetes químicos, que chegam a 3–4.5 km/s. E isso conseguido com uma quantidade notavelmente baixa de propelente.

Utilizando propulsores de íons, a maior parte da energia é utilizada para impulsionar os íons a alta velocidade, e isto afeta os níveis de pressão. Sabemos que a pressão total obtida de uma dada quantidade de energia é inversamente proporcional à velocidade de exaustão (desde que o consumo de energia por o quilograma do propulsor seja proporcional à velocidade da exaustão, mas a pressão por o quilograma do propulsor é somente proporcional à velocidade da exaustão [1] ). Para aumentar a força de exaustão em 10 vezes, é necessário um aumento de 100 vezes da potência elétrica.

Para um exemplo extremo, um motor de íon que usa um acelerador de partículas pode ser projetado para conseguir uma velocidade da exaustão que aproxima a velocidade de luz. Isto poderia fornecer um impulso específico de propulsão que aproxima 30.000.000 segundos, mas este daria inevitável uma força de aceleração insignificante devido ao fluxo baixo do propulsor.

A velocidade da exaustão alcançada por íons quando são acelerados dentro de um campo elétrico pode ser calculada usando a seguinte equação (não-relativistica):

V_e=\sqrt{2{Q \over M} V_a}

Força de Aceleração[editar | editar código-fonte]

Na prática, com as fontes de energia utilizadas atualmente com geração de aproximadamente dez quilowatts (KW), os motores à íons resultam somente em forças extremamente modestas (frequentemente dezenas ou centenas de newtons). Os grandes motores de propulsão de íons requerem fontes de força elétrica grandes e maciças. Os motores de íons fornecem tipicamente taxas de aceleração para naves espaciais de 10-5 a 10-3 g (0.0001 m/s2 a 0.01 m/s2).

Vida útil[editar | editar código-fonte]

Devido à baixa força de impulso, o tempo de vida do motor de íons torna-se importante. O motor deve ser mantido funcionando por uma grande parte do tempo, para garantir uma aceleração contínua e permitir uma velocidade útil.

No projeto mais simples de motor iônico, os íons frequentemente colidem com a grade aceleradora, desgastando-a e provocando eventuais falhas. Grades aceleradoras menores diminuem a probabilidade de colisões, porém também diminuem a quantidade de carga elétrica que podem acumular, diminuindo assim a aceleração.

Veja Também[editar | editar código-fonte]

Commons
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Referências[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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