Преимущества и недостатки ионной ракеты

Преимущества ионной ракеты

• Ионные ракеты эффективны. На производство импульса они тратят большую часть входящей энергии.
• Ионная ракета способна функционировать долгое время, позволяя небольшому кораблю достичь высокой скорости, хотя ускорение ионной ракеты невелико.
• Ионные ракеты безопасны по своей сути, так как горючее для них хранится в форме, которая не может воспламениться или взорваться в открытом космосе.

Недостатки ионной ракеты

• Работа линейных ускорителей элементарных частиц требует много энергии. Единственная существующая на сегодняшний день технология, позволяющая получить необходимое количество энергии за требуемое время, — это ядерный реактор на борту корабля.
• Получение и хранение на борту корабля необходимого для долгих путешествий количества топлива может быть проблематичным.
• Ионная ракета ускоряется медленно, поэтому ее нельзя использовать для вывода космического корабля на орбиту Земли. Она функциональна только для корабля, уже находящегося в космосе.

Вопрос

Чем ограничивается скорость ионной ракеты, движущейся в межзвездном пространстве бесконечно долго? Чем эти ограничения отличаются от факторов, ограничивающих максимальную скорость, с которой может лететь реактивный самолет в атмосфере Земли?

Ответ

Максимальная скорость реактивного самолета определяется скоростью выброса выходящих газов из турбины. Сила сопротивления воздуха не позволяет самолету двигаться быстрее, чем тяга реактивной струи, выбрасываемой двигателем назад. Однако в космосе ситуация иная. Пока поддерживается импульс, скорость способна возрастать без ограничений. Величина импульса ионного двигателя зависит от количества движения испускаемого вещества (ионизированного газа). Если протоны покидают двигатель корабля с постоянной скоростью и частотой, импульс, а значит и ускорение аппарата остаются постоянными. Со временем при постоянном (и даже невысоком) ускорении корабль может достичь высочайшей скорости. Ее теоретический верхний предел, согласно специальной теории относительности, равен скорости света, обозначающейся латинской буквой «с». Приблизительное значение скорости света равно 300 000 км/с, или 186 000 миль в секунду5.