เครดิตรูปภาพ: ESA
ภารกิจ SMART-1 ขององค์การอวกาศยุโรปจะใช้เครื่องยนต์ไอออนแบบปฏิวัติเพื่อช่วยค้นหาหลักฐานที่แสดงว่าดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นหลังจากการชนกันอย่างรุนแรงของดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่มีโลก เครื่องยนต์ไอออนทำงานโดยการเร่งอนุภาคไอออไนซ์ของก๊าซในกระแสคงที่เป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี แม้ว่าแรงขับจะต่ำมาก แต่ก็มีประสิทธิภาพมากและต้องการเชื้อเพลิงเพียงเล็กน้อยที่จรวดแบบดั้งเดิมใช้
แฟนหนังนิยายวิทยาศาสตร์รู้ว่าหากคุณต้องการเดินทางระยะทางสั้น ๆ จากดาวเคราะห์ในบ้านของคุณคุณจะต้องใช้ 'ไดรฟ์ไอออน' อย่างไรก็ตามเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ไดรฟ์ไอออนหรือข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์?
คำตอบอยู่ที่ใดที่หนึ่งในระหว่าง เครื่องยนต์ไอออนมีอายุย้อนกลับไปอย่างน้อยปี 1959 เครื่องยนต์ไอออนสองตัวได้รับการทดสอบในปี 1964 บนดาวเทียมของอเมริกา SERT 1 - อันหนึ่งประสบความสำเร็จและอีกอันก็ไม่ได้
หลักการคือฟิสิกส์แบบธรรมดา - คุณเอาแก๊สมาและทำให้แตกตัวเป็นไอออนซึ่งหมายความว่าคุณให้ประจุไฟฟ้า สิ่งนี้จะสร้างไอออนของก๊าซที่มีประจุบวกพร้อมกับอิเล็กตรอน ก๊าซไอออไนซ์จะไหลผ่านสนามไฟฟ้าหรือฉากกั้นที่ด้านหลังของเครื่องยนต์และไอออนจะออกจากเครื่องยนต์ทำให้เกิดแรงผลักในทิศทางตรงกันข้าม
ประหยัดเชื้อเพลิงมาก
การทำงานในพื้นที่สูญญากาศใกล้เครื่องยนต์ไอออนยิงก๊าซจรวดออกมาเร็วกว่าไอพ่นของจรวดเคมี ดังนั้นพวกเขาจึงส่งแรงขับมากถึงสิบเท่าต่อกิโลกรัมของเชื้อเพลิงที่ใช้ทำให้พวกเขา 'ประหยัดน้ำมัน' มาก
แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพเครื่องยนต์ไอออนเป็นอุปกรณ์ที่มีแรงขับน้อยมาก ปริมาณของแรงผลักดันที่คุณได้รับสำหรับปริมาณของแรงขับที่ใช้นั้นดีมาก แต่ก็ไม่แรงมาก ยกตัวอย่างเช่นนักบินอวกาศไม่สามารถใช้พวกมันเพื่อถอดพื้นผิวของดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตามเมื่ออยู่ในอวกาศพวกเขาสามารถใช้พวกมันเพื่อหลบหลีกหากพวกเขาไม่รีบเร่งเร็ว ทำไม? ไดรฟ์ไอออนสามารถเพิ่มความเร็วในอวกาศได้สูง แต่พวกเขาต้องการระยะทางที่ยาวมากเพื่อสร้างความเร็วดังกล่าวเมื่อเวลาผ่านไป
ได้เปรียบสบาย ๆ
เครื่องยนต์ไอออนนั้นใช้เวทย์มนตร์อย่างสบาย ๆ ปืนไฟฟ้าเร่งไอออน หากพลังงานสำหรับการเร่งความเร็วนี้มาจากแผงโซล่าร์ของยานอวกาศนักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่า 'เครื่องขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์' แผงโซลาร์ขนาดที่มักใช้กับยานอวกาศในปัจจุบันสามารถจ่ายพลังงานได้เพียงไม่กี่กิโลวัตต์
เครื่องยนต์ไอออนพลังงานแสงอาทิตย์จึงไม่สามารถแข่งขันกับแรงขับขนาดใหญ่ของจรวดเคมี อย่างไรก็ตามจรวดทางเคมีทั่วไปเผาไหม้เพียงไม่กี่นาทีในขณะที่เครื่องยนต์ไอออนสามารถผลักเบา ๆ เป็นเวลาหลายเดือนหรือเป็นปี - ตราบเท่าที่ดวงอาทิตย์ส่องประกายและอุปทานของจรวดเป็นเวลานาน
ข้อดีอีกอย่างของแรงขับที่นุ่มนวลคือมันช่วยให้การควบคุมยานอวกาศมีความแม่นยำมากซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับภารกิจทางวิทยาศาสตร์ที่ต้องการการชี้เป้าหมายที่แม่นยำสูง
รับรองสถานที่ของ ESA ในอวกาศ
วิศวกรทดสอบเครื่องยนต์ไอออนเป็นระบบขับเคลื่อนหลักเป็นครั้งแรกโดยใช้ภารกิจ Deep Space 1 ของนาซ่าระหว่างปี 1998 และ 2001 ภารกิจ SMART-1 ของ ESA ซึ่งจะเปิดตัวในปลายเดือนสิงหาคม 2546 จะไปที่ดวงจันทร์และแสดงการปฏิบัติการที่ละเอียดยิ่งขึ้นของ ชนิดที่จำเป็นสำหรับภารกิจทางไกลในอนาคต สิ่งเหล่านี้จะรวมการขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับการประลองยุทธ์โดยใช้แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์และดวงจันทร์เป็นครั้งแรก
SMART-1 จะรับรองความเป็นอิสระของยุโรปในการใช้เครื่องขับเคลื่อนไอออน ภารกิจด้านวิทยาศาสตร์อวกาศอื่น ๆ คาดว่าจะใช้เครื่องยนต์ไอออนสำหรับการจัดทำที่ซับซ้อนใกล้กับวงโคจรของโลก ตัวอย่างเช่นภารกิจ LISA ของ ESA จะตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่มาจากจักรวาลที่ห่างไกล ภารกิจในอนาคตของ ESA ไปยังดาวเคราะห์จะใช้เครื่องยนต์อิออนเพื่อส่งไปตามทาง
ตอนนี้ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์
ความเป็นจริงในปัจจุบันของการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อาจไม่ตรงกับความมหัศจรรย์ภาพยนตร์ของภาพยนตร์ไซไฟกับยานอวกาศที่บินไปมาบนหน้าจอภาพยนตร์ของเรา อย่างไรก็ตามการทำงานของ ESA ใน SMART-1 และภารกิจในอนาคตคือการทำให้แน่ใจว่าไดรฟ์ไอออนกลายเป็นข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์มากกว่านิยายวิทยาศาสตร์
แหล่งที่มาดั้งเดิม: ข่าว ESA
