Что такое ЖКТ с литиевым питанием? Как это работает?

Этот ответ на Какова максимальная скорость, с которой ионный двигатель может привести в движение космический корабль? упоминает следующее:

Литиевые GIT (ионные двигатели с сеткой) продемонстрировали 50 000–80 000 секунд ISP (от 490 км / с до 780 км / с).

Второй набор чисел — это скорость истечения, и похоже, что они относятся к ускоряющему напряжению около 20 кВ.

Преимущество лития в том, что он легкий атом; для данного ускоряющего напряжения и однократно заряженного состояния удельный импульс изменяется как 1 / м . В то время как йод можно сублимировать при низкой температуре, я полагаю, что литий должен быть значительно нагрет. В любом случае, для твердых источников не требуются тяжелые сосуды под давлением, как для газовых источников (например, Kr, Xe).

Но как на самом деле работают GIT (ионные двигатели с сеткой) с питанием литием? Является ли источник чистым металлическим литием или каким-то соединением? Как он подается в плазму или ионизируется по-другому? (например, полевая эмиссия или контакт с другим материалом, который хочет больше электронов?)

Ответы (1)

Это похоже на актуальную статью 2017 года: « Разработка ионного двигателя с решетчатой ​​решеткой на литиевом топливе 50 000» .

Схема лабораторной системы подачи лития

На диаграмме показана лабораторная установка, так что это не то, что на самом деле будет летать. Я не нашел таких примеров. Подробности о том, чем реально развернутая система может отличаться, не приводятся. Это очень похоже на лабораторную установку, описанную в статье 2001 года « Управление массовым расходом лития для мощных ускорителей силы Лоренца», и поэтому, вероятно, представляет собой «современное состояние» для литий-ионных двигателей. В будущем планируется использовать беспоршневую систему и электромагнитную откачку: Электромагнитные насосы для систем подачи топлива с проводником.что должно избежать некоторых проблем, связанных с попытками справиться с жидким литием, который имеет удручающую тенденцию разъедать механические системы. Обратите внимание на термопары на всех клапанах, которые предназначены не только для плавления замороженного лития в холодной системе, но и для преднамеренного замораживания жидкого лития в закрытых клапанах, чтобы предотвратить просачивание вещества и разрушение всего.

Таким образом, литий хранится в твердом состоянии, расплавляется и подается в цилиндр с регулируемой подачей, который затем подает его в испаритель, который затем подается в то, что на мой неподготовленный взгляд выглядит как более или менее стандартный электростатический двигатель с сеткой, использующий кольцевая разрядная камера, хотя качество диаграммы довольно низкое, поэтому я не буду повторяться здесь.

Этот дизайн (очевидно , придуманный в 80-х годах , так что он удивительно старый!) использовался в двигателе NSTAR (который приводил в движение Deep Space 1 и Dawn) и в дизайне NEXT . В них использовался ксеноновый пропеллент, но конструкция, по-видимому, работает достаточно хорошо для всего, что вы можете закачать в качестве газа, поскольку он также использовался с тестовыми моделями, работающими на аргоне и литии. Я нашел диссертацию 2005 года «Процессы разрядки плазмы в кольцевых ионных двигателях», в которой есть эта удобная диаграмма:

Поперечное сечение ионного двигателя с кольцевым наконечником

Газообразное топливо вдувается в разрядную камеру через полый катод (и пару других мест). Электроны, перемещающиеся между катодом и анодом, образованным стенкой камеры, ионизируют топливо. Очевидно, для этого достаточно разности потенциалов всего в 25 вольт. Большее падение напряжения (1000 В потребуется для работы в течение 50 000 секунд) между камерой и сеткой ускоряет положительные ионы, выходящие из рабочего конца двигателя.

Поскольку это кажется довольно стандартной конструкцией ионного двигателя, есть много других статей о нем, таких как эта: Ion Propulsion: An Enabling Technology For The Dawn Mission с аналогичными диаграммами и пояснительным текстом, если требуется дополнительная информация.

1) а как литий ионизируется? Является ли газообразный литий настолько плотным, что может поддерживать плазму сам по себе? 2) Испаритель просто термически испаряет жидкость (некоторые испарители работают на других принципах) 3) Когда планируется переход с лития на дилитий?
@uhoh точно так же, как любое другое газообразное топливо ионизируется в ЖКТ. Вы вливаете его в свою кольцевую штуковину, где он сталкивается с электронами, исходящими из разрядного катода, летящими к стенкам камеры и управляемыми магнитными полями. Здесь есть описание и несколько диаграмм , но, поскольку казалось, что большинство современных электростатических ионных двигателей используют эту технику, вдаваться в нее не стоило. Хотите, чтобы я вставил этот абзац в ответ?
Поскольку это явная часть вопроса (последний абзац содержит четыре знака вопроса), было бы здорово включить его в ответ, спасибо!
@uhoh э, казалось, что «это стандартный ионный двигатель, за исключением топливного насоса» было достаточно, но я добавил схему и пояснительную заметку только для вас.
нет, это не только для меня, это для всех будущих читателей, которые не знают, что такое "стандартный ионный двигатель" (есть ли такая штука на самом деле? я думал, что существует множество самых разных конструкций) и не забывайте что люди с нарушениями зрения используют SE (например, 1 , 2 ), поэтому ответы, основанные на чтении изображений и текста, встроенного в изображения, представляют собой реальную проблему для некоторых пользователей и не отображаются в результатах поиска, поэтому вводить текст и отвечать на вопрос как спросил всегда лучший способ Спасибо за редактирование
Что такое ЖКТ с литиевым питанием? Как это работает?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v