Дельта-V ионных двигателей

Что важно для работы ракетных двигателей, так это показатель качества, называемый удельным импульсом: http://en.wikipedia.org/wiki/Specific_impulse . В случае с двигателями Dawn это 3100. Типичный химический ракетный двигатель может достигать где-то между 250-400 с, поэтому можно сказать, что двигатели Dawn работают примерно в 10 раз лучше, чем обычные химические двигатели.

Один из способов интерпретировать удельный импульс - использовать его для выражения времени, в течение которого ракета может зависнуть над стартовой площадкой за счет тяги, предполагая, что она всегда будет весить столько же, сколько весит ее первоначальная масса топлива. Таким образом, идеальная химическая ракета может зависнуть на расстоянии ок. 5-6 минут до того, как закончится топливо. Двигатели Dawns (если бы они могли производить достаточную тягу) могли бы зависнуть в течение 52 минут! Так как за это время сила тяжести разгоняет корабль с прибл. 10 м/с ^ 2, двигатели Dawn могут компенсировать более 30 км/с дельта v для собственной массы топлива!

Космический корабль имеет 425 кг ксенонового топлива и общую сырую массу 1240 кг, т.е. более одной трети корабля является топливом. С учетом теоретического макс. дельта v и масса космического корабля. Эффективная дельта v космического корабля со скоростью 10 км/с находится в правильном диапазоне. С учетом уменьшения массы при тяге можно получить немного больше. На этой странице есть калькулятор дельты v: http://www.strout.net/info/science/delta-v/

Если я ввожу влажную массу 1240 кг, сухую массу 815 кг и удельный импульс 3100 с, я получаю дельту v 12,758 км/с.

Отвечая на ваш вопрос: да, вполне возможно добиться значительных$\Delta V$с устройством Electric Propulsion, если у вас есть достаточно времени и достаточно топлива. ЭП в целом низкая тяга, но высокая$I_{sp}$. Я предполагаю, что у них достаточно времени и/или они запланировали передачу с низкой тягой, а не более традиционный метод, поэтому мы не будем это рассматривать. Вместо этого давайте удостоверимся, что стоимость топлива не смехотворна. Со страницы википедии Dawn взяты следующие значения:

Исп двигателя: 3100 с.

Масса корабля во влажном состоянии: 1240 кг.

Поэтому мы просто используем уравнение Циольсковского с$\Delta V = 10$км/с, чтобы найти необходимую массу топлива:

$m_f = m_{wet}e^{-\Delta V/(gI_{sp})} \approx 1240kg e^{-10000/31000}=898kg$

что составляет массу топлива около 341 кг. Это разумно для большого корабля, выполняющего важную миссию. Однако в вики есть утверждение, что дрон превысил предыдущий рекорд в 4,3 км/с, используя менее 67 кг. Я не уверен, имеют ли они в виду, что Dawn также использовал меньше 67 кг, или они утверждают, что у EP Dawn больше Isp. Первое утверждение было бы очень подозрительным, учитывая этот расчет, поэтому я предполагаю, что они имеют в виду второе.