Как ионные двигатели создают силу против космического корабля?

Недавно я видел старую тему, как реактивные двигатели создают силу против ракеты? , получить толчок, и это задает хороший вопрос: в химической ракете тот факт, что выхлоп ракеты отбрасывается, означает, что третий закон Ньютона требует, чтобы на ракету действовала некоторая сила в другом направлении, но третий закон сам по себе на самом деле не указывает, что это за сила, а ответ заключается в том, что это давление газа в камере сгорания и на раструб двигателя, которое создает неуравновешенную силу на двигателе.

Я хотел бы задать точно такой же вопрос, но вместо этого об ионном двигателе . Как и в химической ракете, тот факт, что ионный поток уходит с высокой скоростью, означает, что должна быть точка, в которой исходящие ионы оказывают электрическое воздействие на двигатель. Итак: какова природа этой силы и как она действует?

Через электростатику. Прямо как ионный ускоритель (Кокрофта-Уолтона или Ван де Граафа) здесь, на Земле. Поднимите потенциал источника ионов выше «земли» или космического корабля «земля», создайте ион, и положительный ион ускорится от положительного потенциала в соответствии с законом Кулона.
@JonCuster Да, очевидно, это из-за электростатики; отсюда и тег. Остальная часть вашего комментария просто подробно описывает механизм, с помощью которого двигатель воздействует на ион, а это не то, о чем я спрашиваю.
Ну, но ион передает силу обратно, основываясь на том же кулоновском взаимодействии. Так что мне как-то непонятно. Источник ионов прикреплен к космическому кораблю, ион — нет, поэтому в корпусе космического корабля он улетает. Я знаю, что вы знаете это, поэтому мне интересно, какой ответ вы ищете здесь.
@JonCuster Я не работал с этим к моему удовлетворению, и я подумал, что другие будут лучше подготовлены для написания всеобъемлющей учетной записи, которая станет ценным ресурсом для будущих посетителей.

Ответы (1)

Принцип очень прост, хотя, конечно, на самом деле конструировать вещи намного сложнее.

Шаг 1

Пропеллент ионизируется между двумя заряженными пластинами. Катионы притягиваются к отрицательной пластине и отталкиваются от положительной пластины и приобретают энергию Е "=" д В и импульс п "=" 2 м Е .

Пластины из-за потенциала, которым они удерживаются, также несут электрический заряд (который притягивает и отталкивает ионы), и эти заряды также ощущают (небольшую) неуравновешенную силу, исходящую от ионов, поэтому пластины ( и космический корабль, к которому они прикреплены) приобретают равный и противоположный импульс − п . Таким образом, электростатическая сила толкает катионы в одну сторону, а космический корабль — в другую.

Электроны приобретают одинаковую кинетическую энергию, но, поскольку они намного легче катионов, их импульс пренебрежимо мал. Именно катионы двигают космический корабль.

Шаг 2

Отрицательная пластина представляет собой сетку, поэтому большинство катионов летят прямо через сетку и вылетают с другой стороны. В этот момент электроны, собранные на положительной пластине, рекомбинируются с заряженным выхлопным газом, чтобы нейтрализовать его. Нейтрализованный газ не испытывает электростатической силы, поэтому он выбрасывается практически с тем же импульсом, который он получил при ускорении между пластинами.

Конечным результатом является просто то, что топливо движется в одну сторону, а две заряженные пластины и космический корабль, к которому они прикреплены, - в другую.

И электроны не вылетают из задней части космического корабля, так как они не получат ускорение от источника (что просто приводит к необходимости иметь электронную пушку для сохранения заряда, но это не даст большой тяги). как вы указываете).
Я сделал небольшие правки по оптимизации. Хороший ответ, спасибо, что написали.
Как ионные двигатели создают силу против космического корабля?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v