Kosmiczne przyspieszenie
Kosmiczny napęd jądrowy, czyli jak dotrzeć jeszcze szybciej i dalej. To będzie przełom
Jak dzisiaj przebiega większość misji kosmicznych? Sonda jest dołączana do potężnej rakiety nośnej na paliwo chemiczne. Rakieta rozpędza się, by osiągnąć prędkość pozwalającą jej oderwać się od Ziemi, a po paru minutach wyrzuca niczym proca kamień to, co ma być wyniesione w kosmos. Oczywiście pojazdy, które mają lecieć w głąb Układu Słonecznego, mogą to robić jeszcze szybciej, wykorzystując tzw. asystę grawitacyjną mijanych po drodze planet. Zbliżając się do nich, zaczynają być silnie przyspieszane, okrążają je, po czym – używając niewielkich silników korekcyjnych – odchylają trajektorię lotu i lecą dalej już istotnie szybciej. Nawet w ten sposób daleko się jednak nie zajedzie. Stąd liczne próby inżynierów wynalezienia radykalnie innego napędu.
1.
W literaturze anglojęzycznej nowa klasa silników, dzięki którym w zasadzie już dokonuje się przełom, jest nazywana napędem elektrycznym. Jego szczególnym typem są silniki jonowe. Możliwość ich budowy zaproponowali niezależnie już na początku XX w. pionierzy astronautyki Robert Goddard i Konstanty Ciołkowski. W latach 30. idei tej przyklasnął słynny niemiecki teoretyk napędów rakietowych Hermann Oberth. NASA miała prototyp takiego napędu w 1961 r., ale wyścig wygrali Rosjanie. Oni pierwsi, w 1964 r., wysłali w kosmos sondę Zond 2 z jonowymi silnikami do kontroli orientacji w przestrzeni. Dzisiaj urządzenia tego typu są wykorzystywane głównie w satelitach.
Taki silnik działa w ten sposób, że znajdujące się w komorze atomy lub cząsteczki gazu (ksenonu, kryptonu lub argonu) poddawane są jonizacji, czyli pozbawia się je elektronów lub o nie wzbogaca. Jony dodatnie, czyli kationy, są następnie przyspieszane do ogromnej prędkości ok. 30 tys. m/s w polu elektrostatycznym wytworzonym pomiędzy dwiema lub trzema naładowanymi elektrycznie siatkami o różnych potencjałach.