Wohin gehen die Ionen des Ionenantriebs? Bleiben sie im Sonnensystem oder schießen sie hinaus in den interstellaren Raum?

Das Schreiben dieser Antwort hat mich zum Nachdenken gebracht.

Sie können die Abgasgeschwindigkeit eines Ionenmotors mit abschätzen

v C = 2 E M 0 C 2 .

Wählen E = 100 keV und M 0 C 2 = 931 MeV mal 50 bis 200 AMU und Sie erhalten zwischen 0,2 und 0,1 % der Lichtgeschwindigkeit, was bei 600 bis 300 km/s weit über der Fluchtgeschwindigkeit der Erde oder der Sonne liegt.

Wenn dies in LEO oder auf einer Weltraummission passiert, wo würden diese Ionen landen? Sind sie immer noch vom Erdmagnetfeld oder dem interplanetaren Magnetfeld gefangen, oder würden sie einfach direkt aus dem Sonnensystem in den interplanetaren Raum schießen? Würden sie stattdessen irgendwo im Sonnensystem durch Kollisionen thermalisieren?

In den Van-Allen-Gürteln eingeschlossene Protonen haben mehr Energie (über 100 MeV) und viel weniger Masse, sie sind viel schneller als 0,2 % c. Das Magnetfeld der Erde ist daher stark genug, um die Ionen dieses langsamen Antriebs einzufangen.
@Uwe oh Ratten, ich habe eine schnelle Überprüfung mit 100 AMU, 0,1 Gauss (1E-05 T), 100 keV durchgeführt und einen Radius von 46.957 erhalten, aber das waren Meter, und ich habe es als Kilometer gelesen. Fühlen Sie sich frei, die Antwort zu posten und mich zu korrigieren, zumindest für LEO müsste der Weltraum separat behandelt werden.

Antworten (1)

Im inneren Van-Allen-Gürtel gibt es Protonen mit Energien über 100 MeV, Quelle .

Wählen E = 100 MeV und M 0 C 2 = 931 MeV mal 1 AMU und wir bekommen etwa 33 % der Lichtgeschwindigkeit.

Wenn das Magnetfeld der Erde stark genug ist, um Protonen bei 33 % c einzufangen, sollte es auch in der Lage sein, schwere und langsame Antriebsionen mit niedriger Energie einzufangen.

Aus der Strahlungsumgebung der eingefangenen Teilchen der Erde; Protonenpopulation

Die energiereiche (über 10 MeV) eingeschlossene Protonenpopulation ist auf Höhen unter 20.000 km beschränkt, während Protonen mit niedrigerer Energie eine größere Region abdecken, wobei Protonen unter 1 MeV geosynchrone Höhen erreichen. Abbildung 2 zeigt die Verteilung von eingefangenen Protonen mit Energien über 10 MeV, wie sie vom NASA AP-8 MAX-Modell [Sawyer und Vette, 1976] vorhergesagt wurden, im invarianten Koordinatenraum. Der Raumbereich, der von Protonen höherer Energie abgedeckt wird, verringert sich mit zunehmender Energie und der Ort der höchsten Intensitäten verschiebt sich nach innen.

AP-8 [Sawyer und Vette, 1976]

AP-8 MAX integraler Protonenfluss >10 MeV

Abbildung 2. Invariante Koordinatenkarte des integralen Protonenflusses von AP-8 MAX >10 MeV. Der Halbkreis stellt die Erdoberfläche dar, Entfernungen werden in Erdradien ausgedrückt.

Aber wenn die Energien des eingefangenen Protons wie hier nur 10 MeV überschreiten , beträgt die Geschwindigkeit 10 % von c. Für 1 MeV 3,3 %.
Wohin gehen die Ionen des Ionenantriebs? Bleiben sie im Sonnensystem oder schießen sie hinaus in den interstellaren Raum?
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