Daher verwendet die ISS (normalerweise) kleine Triebwerke auf der Sojus, um gelegentliche Reboost-Verbrennungen durchzuführen, um ihre Umlaufbahn anzuheben. Das verschlingt, soweit ich das beurteilen kann, rund 3.500 Kilo Kraftstoff pro Jahr. Wäre es nicht viel effizienter, stattdessen Ionenantriebe einzusetzen, um dem Luftwiderstand entgegenzuwirken? Es würde viel weniger Kraftstoff erfordern, und ich verstehe nicht, warum ich es nicht tun sollte. Der Schub kann nach dem, was ich gelesen habe, leicht höher sein als die Kraft des atmosphärischen Widerstands auf die Station. Es könnte einfach periodisch ein- und ausgeschaltet werden, und natürlich würden andere stärkere Triebwerke für Ausweichmanöver und so weiter aufbewahrt. Gibt es ein offensichtliches Problem, das ich übersehe?
Die großartige Antwort von @Hobbes und die dortige Frage zeigen, dass sowohl die NASA als auch Ad Astra seit 2008 der Meinung waren, dass der Hochleistungsionenantrieb sowohl technisch als auch praktisch erwägenswert und für zumindest einige der routinemäßigen Manöver zum Anheben der Umlaufbahn, die für den regulären Betrieb erforderlich sind , in Betracht gezogen und getestet werden sollte Kompensation des konstanten Luftwiderstandes in ca. 400 km Höhe.
Siehe VASIMR-Tests auf der ISS .
Der Plan wurde jedoch 2015 endgültig verworfen .
Die konventionelle Antriebssituation im Jahr 2014 wird durch mehrere Antworten auf die Frage „ Welche Antriebsmethoden verwendet die ISS für die Positionshaltung?“ skizziert. aber die Situation hat sich seitdem möglicherweise weiterentwickelt.
Mir ist nicht klar, ob der Ionenantrieb möglicherweise eine regelmäßige Umlaufbahnerhöhung bewältigen könnte. Sollten sie jedoch MEHR Schub benötigen, um die Umlaufbahn zu wechseln, um sich auf den Weg von Weltraumschrott zu bewegen, oder möglicherweise für einige Situationen, die eine schnelle Phaseneinstellung erfordern, wenn es darum geht, Raumschiffe von der Erde zu treffen oder sie dorthin zurückzuschicken, müssten sie sich wahrscheinlich immer noch darauf verlassen chemische Motoren, um es schnell genug zu tun.
Während also der Einsatz von Ionentriebwerken das Gewicht herkömmlicher Treibstoffe reduzieren könnte, die regelmäßig von der Erde verschifft werden, würde es konventionelle Triebwerke auf der ISS nicht vollständig ersetzen.
Um die anderen Antworten zu ergänzen - niedriger Schub bedeutet lange "Brennzeit", Ionenmotoren werden tagelang für kontinuierlichen Schub verwendet. Und das könnte ein Problem für die ISS sein, die als Zero-G (na ja, Mikro-G)-Experimentlabor verwendet wird, weil selbst die durch Ionentriebwerke induzierte Beschleunigung diese durcheinander bringen könnte.
Der Ionenantrieb verwendet beschleunigte Ionen, um Schub zu erzeugen, AKA Coulombs Gesetz der elektrostatischen Anziehung/Abstoßung. Eine neutrale Substanz wird ionisiert, um die Ionen zu erzeugen.
Aus diesem Grund werden nur ein neutrales Gas (normalerweise Xenon) und eine Stromquelle für die geladenen Elektroden (und den Neutralisator) benötigt. Je nach Größe beträgt die Leistungsaufnahme aktueller Ionentriebwerke 2-3kW. Der Deep Space 1 verwendete ein 2,3-kW-NSTAR-Triebwerk.
Die Schubkräfte sind jedoch im Vergleich zu jedem Flüssigbrennstoff- oder Festbrennstoff-Raketentriebwerk sehr gering und liegen zwischen 30 und 300 Millinewton für Ionentriebwerke und bis zu 92 mN für den NSTAR. Aufgrund der geringen erforderlichen Treibstoffmasse haben die Triebwerke unabhängig voneinander ein angemessenes Verhältnis von Schub zu Gewicht, sodass dies für kleine Sonden eine ideale Lösung ist, was aufgrund des hohen Wirkungsgrads und der spezifischen Impulsbewertung des Ionentriebwerks zu unglaublichen Mengen an Delta V führt.
Für Ihre ursprüngliche Frage wären Ionenmotoren derzeit einfach nicht praktikabel für eine effektive Antriebsmethode für die ISS. Vor allem wegen der enormen Masse der ISS würden viele, viele Ionentriebwerke benötigt, die extrem kostspielig wären, und selbst dann wäre das Verhältnis von Schub zu Gewicht extrem niedrig. Darüber hinaus wäre der Stromverbrauch viel zu hoch für die Menge der benötigten Triebwerke und deren längere Brenndauer aufgrund des niedrigen Schub-Gewichts-Verhältnisses.
Kurz gesagt: Ionentriebwerke sind ideal für Satelliten oder Sonden mit geringer Masse, aber bis technologische Fortschritte erzielt werden, sind sie zu klein und leistungsintensiv für Anwendungen mit hoher Masse.
Ich werde später einige Zahlen für das Verhältnis von Schub zu Leistungsaufnahme ausführen.
BEARBEITEN:
Ich glaube, mindestens eine Inkarnation von NASAs LOPG- oder früheren Deep Space Gateway-Plänen verwendet elektrischen Antrieb, um Umlaufbahnen anzupassen, aber ich glaube, dass dies eher Plasma als Ionen sein könnte.
Organischer Marmor
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