Ионный двигатель для взлета с луны

[volhw]

Скажите. Гуру. Возможно ли создать ионный двигатель для поднятия с поверхности луны космического корабля??

[A-tan]

Нет. Тяга ионного двигателя граммы, в лучшем случае десятки грамм. Такой двигатель не сможет придать даже себе (поднять собственный вес) скорости 1.68 км/сек. в  условиях гравитации.

[Крупин]

Нет. Тяга ионного двигателя граммы, в лучшем случае десятки грамм. Такой двигатель не сможет придать даже себе (поднять собственный вес) скорости 1.68 км/сек.

     Ответ верен в смысле невозможности , но объяснение неправильно. На самом деле ионный двигатель не может дать мощную тягу, чтобы придать самому себе ускорение, превышающее ускорение свободного падения Луны, которое вшестеро меньше земного. А разогнаться до второй космической лунной скорости ионник может, но в свободном пространстве. И как раз его достоинство, что он сделает это с меньшим расходом рабочего вещества, поскольку скорость реактивной струи у него в десятки раз выше. Но струя эта чрезвычайно слабая и разгон будет долог.

[volhw]

Попробуем поменять вопрос. Может ли ионный двигатель-сам двигатель. источник питания.- оторваться от поверхности луны??

[Крупин]

Попробуем поменять вопрос. Может ли ионный двигатель-сам двигатель. источник питания.- оторваться от поверхности луны??

    Да нет, естественно.

[L_Pt]

Попробуем поменять вопрос. Может ли ионный двигатель-сам двигатель. источник питания.- оторваться от поверхности луны??

Теоретического запрета нет.
Но все существующие и перспективные ионные двигатели с (главное!) источником питания на много порядков хуже требуемых энергетических характеристик для взлета с поверхности Луны.

[Klapaucius]

Можно вопрос свести к тому, какое ускорение способен придать двигатель аппарату.
Наверное для астероидов, не особо крупных, а может даже для Фобосов всяких это перспективно.
Да и от массы аппарата напрямую зависит, то есть любая миниатюризация повышает число объектов, с которых аппарат может улететь (предварительно сев на них).

Ну и не только ионные двигатели уже возможны: http://go2starss.narod.ru/pub/E025_ID.html

[Dem]

сам двигатель -  ещё может. даже на земле. С источником питания - уже нет.

[ivanij]

 Нашёл небольшой очерк об истории создания электроракетных двигателей в СССР: http://knowledge.allbest.ru/physics/3c0b65635b3bc68b5c43a88421316c27_0.html

[FRIM@N]

сам двигатель -  ещё может. даже на земле. С источником питания - уже нет.

Приведенный вами пример не совсем корректный. На фото не совсем ионный двигатель. Да, он работает за счет тяги отрицательно заряженных ионов, но только в атмосфере. В вакууме его тяга будет равна нулю. На земле может взлететь до высоты 10км, на луне уже нет.
Собирал такой, в качестве источника питания использовал строчник от телевизора плюс модифицированный умножитель. На выходе 35кВ.
А по теме, создать ионник который смог поднять сам себя плюс источник энергии физически невозможно. Нет материалов которые могли бы обеспечить нужные характеристики.
Один из самых перспективных двигателей, правда не ионный а электроракетный  http://www.adastrarocket.com/aarc/VX200 с рекордными характеристиками. При потребляемой мощности 200 киловатт он смог развить тягу 500 грамм!

[Грехов Михаил]

При потребляемой мощности 200 киловатт он смог развить тягу 500 грамм!

Ключевое-потребляемая мощность. Даже если её снизить в 10 раз (ну допустим резкое повышение эффективности), то получится 20 киловатт. А это 10 чайников. Много. Солнечные батареи и прочие источники будут весить во много раз больше, чем полкило. Да и сам двигатель что-то весит... конструкции всякие.

[FRIM@N]

Михаил, у этого двигателя КПД 72 %. Про 10 раз речи не идет. Что бы совершить полезное действие нужно затратить энергию. В том числе и для разгона вещества в данном типе двигателей. Поэтому мы до сих пор на земле, все упирается в энергию. Вывод на орбиту требует колоссальных энергетических затрат.

[Dem]

Приведенный вами пример не совсем корректный. На фото не совсем ионный двигатель. Да, он работает за счет тяги отрицательно заряженных ионов, но только в атмосфере. В вакууме его тяга будет равна нулю.

В вакууме у любого тяга равна нулю. К ионнику специально ксенон или ещё что подводят чтобы было что ионизировать.

[Грехов Михаил]

Михаил, у этого двигателя КПД 72 %. Про 10 раз речи не идет. Что бы совершить полезное действие нужно затратить энергию. В том числе и для разгона вещества в данном типе двигателей.

Чеж это за КПД то такой?  200кВт - это около 270 л.с.  У меня на дельталёте двигатель РМЗ-640 "Буран" мощностью  35 л. с. Это даёт тягу на винте в 105...125 кг (зависит от температуры и плотности воздуха и состояния двигателя). При том что КПД двухтактного двигателя-низкий да и сам он дерьмовый. А тут 270 л.с. и 500 грамм?  Может вы спутали и речь идёт не о киловаттах, а о ваттах?  То есть мощность в 1000 раз меньше?

[FRIM@N]

В вакууме у любого тяга равна нулю. К ионнику специально ксенон или ещё что подводят чтобы было что ионизировать.

Разумеется, что бы обеспечить тягу в вакууме требуется расход рабочего тела, это как бы само самой разумеющееся. Но по теме заданной ТС никакой ионник не сможет взлететь с луны, не развивают они должной тяги даже для того что бы поднять сами себя.

Чеж это за КПД то такой?  200кВт - это около 270 л.с.  У меня на дельталёте двигатель РМЗ-640 "Буран" мощностью  35 л. с. Это даёт тягу на винте в 105...125 кг (зависит от температуры и плотности воздуха и состояния двигателя).

Михаил, я с вас удивляюсь, вы же вроде авиакосмической отрасли работаете? Вам бы не знать что воздушный винт при своей работе для создания тяги в качестве опорной среды использует воздух. Так же как к примеру винт лодочного мотора воду.
Ионный и электроракетные двигатели в свою очередь используют реактивный принцип движения.
И с данными я не ошибся, я ведь давал ссылку http://www.adastrarocket.com/aarc/VX200 Там черным по белому написано

Power: 200 kW
Thrust: 5.7 N
Exhaust speed: 50 km/s
Thruster efficiency: 72 %

Вещество разогнать до 50км/сек тоже энергия ведь нужна, плюс сам газ превратить в плазму. Более детально и на русском можно почитать здесь http://ru.wikipedia.org/wiki/VASIMR

[d.koshelev]

Михаил, я с вас удивляюсь, вы же вроде авиакосмической отрасли работаете? Вам бы не знать что воздушный винт при своей работе для создания тяги в качестве опорной среды использует воздух. Так же как к примеру винт лодочного мотора воду.
Ионный и электроракетные двигатели в свою очередь используют реактивный принцип движения.

С вашего позволения - даже весельная лодка (не говоря о воздушным или гребным) винтах использует тот же самый "реактивный" способ перемемещения в среде. Поскольку и там и там - закон сохранения количества движения. Вы путаете принцип движителя с опорным/безопорным движением

[Грехов Михаил]

Вещество разогнать до 50км/сек тоже энергия ведь нужна, плюс сам газ превратить в плазму. Более детально и на русском можно почитать здесь

Тогда нельзя говорить о КПД в 72%. С учётом всех преобразований тогда получается не более 1%.  Может быть речь идёт не о суммарном КПД, а о КПД преобразования кинетической энергии реактивной струи в тягу (Thruster efficiency).  Там ведь действительно надо превратить газ в плазму, разогреть и разогнать его и ещё мощные магниты есть.

[FRIM@N]

Да, вы правы. В случае работы винта отбрасывание струи воздуха получается в результате сложного механи­ческого преобразования энергии топлива, но тем не менее это тоже можно назвать реактивным движением. Но при сравнивании работы электроракетного и винтового двигателя дело в другом. Абсолютно разные скорости потоков, километры в секунду против сотен метров. Поэтому энергетические затраты различаются на несколько порядков.

[d.koshelev]

Да, вы правы. В случае работы винта отбрасывание струи воздуха получается в результате сложного механи­ческого преобразования энергии топлива, но тем не менее это тоже можно назвать реактивным движением. Но при сравнивании работы электроракетного и винтового двигателя дело в другом. Абсолютно разные скорости потоков, километры в секунду против сотен метров. Поэтому энергетические затраты различаются на несколько порядков.

Касательно сотен метров в сек спутной струи - это Вы немного загнули. Даже не законцовках винта сверхзвук категорически противопоказан (многие вертушки на резких эволюциях именно из-за этого и побились). Но с законом сохранения энергии я спорить не буду.

[Грехов Михаил]

Поэтому энергетические затраты различаются на несколько порядков.

В том то и дело, что чем быстрее мы выбрасываем, тем больше УИ и тяга на единицу потребляемого топлива. Поэтому как подвели энергию к струе для её высокой скорости, так её и полезно забрали в виде бОльшей тяги! Поэтому от скорости струи КПД не зависит.

Про винт привёл просто пример. Не важно. Тот же самый автомобиль скажем с двигателем 270 кобыл при 100% КПД преобразования мощности в тягу наверное дёрнет этак полтонны.  Отличия то на 3 порядка!