Ako vypočítať ťahu pre Electric Power System

Predstavte si účet paliva pre Space Shuttle . Je to dosť ťažké naplniť svoj ​​voz s 16 litrami obyčajné plynu , takže si predstaviť , že náklady na vyplnenie 526.000 galónov nádrž s raketovým palivom . A to je len na prevoz družicu na obežnú dráhu . Akonáhle sa na obežnej dráhe , satelity musieť ísť sám okolo s palivom , ktoré si sami priniesli . Cestovanie vesmírom je drahé , a tam je neustále hľadanie menej nákladnou formu pohonu . Práčke strceny generovaný pohonného systému je priamo úmerná hmotnosti hnacieho vynásobená jeho rýchlosti . To znamená , že sonda vysiela 50 gramov pohonná hmota vo vzdialenosti vo vzdialenosti 3 m za sekundu , má rovnaký ťah ako ďalšie odoslanie 25g ďaleko na 6 metrov za sekundu . To je myšlienka elektrický pohon : Použite menšiu hmotnosť než tradičné pohonné systémy , ale vylúčiť to rýchlejšie . A prináša menšie množstvo do zemskej obežnej dráhe znamená , že sonda je ľahší , takže je potrebné menej nákladné raketové palivo pre začiatok . Pokyny dovolená 1

Spočítajte poplatok na pohonných iónov . Chemické rakety poskytujú ťah tým , že mieša dve zlúčeniny , ktoré reagujú a uvoľňujú energiu . Elektrické pohonné systémy vytvoriť svoj ​​ťah tým , že pridá energiu na nabitých atómov : ióny . Napríklad , mohli by ste mať xenónovou ión s poplatkom 1.
2

Určte hmotnosť svojej hnacieho iónu . Nájdete atómovej hmotnosti na periodickej tabuľke; zaokrúhliť ho na najbližšie celé číslo . Xenon , napríklad, má atómovú hmotnosť 131,29 , čo sa zaokrúhli na 131 atómových hmotnostných jednotiek ( AMU ) .
3

Definujte urýchľovacie napätie vašej elektrickej pohonného systému . Ak vykonávanie výpočtov pre existujúci systém , nájdete to v špecifikáciách systému . Ak ste vytvorením vlastného systému , budete musieť urobiť hrubý odhad a uvidíte , ako to funguje . Napríklad by ste mohli vybrať 2000 voltov .
4

Vypočítajte rýchlosť výstupu jediného iónu . To je rýchlosť , pri ktorej vystúpi na kozmickej lodi . Rýchlosť je daná vzťahom : rýchlosť = sqrt ( 2 x napätie x náboj /hmotnosť ) . Pre príklad :

rýchlosť = sqrt ( 2 x 1000 voltov x 1.6 x 10 ^ -19 coulombs /( 131 amu x 1,66 x 10 ^ -27 kg /amu ) )
rýchlosť = 38000 m /Druhý
5

Vypočítajte ťah vynásobením rýchlosti jedného časov iónové masových všetkých iónov vyvrhnutých za sekundu . Predpokladajme napríklad , že váš Raketa horí 1 /10 gramu xenon za sekundu , ťah je potom :

ťah = 0,0001 kg x 38.000 m /s br ťah = 3,8 newton