„ThrustMe“ tyrėjų komanda, drauge su kolegomis iš Sorbon'os universiteto, sėkmingai išbandė jodą kaip kosminių aparatų jonų stūmos variklių jonizuojantį agentą. „Nature“ žurnale publikuotame straipsnyje grupė aprašo dviejų metų bandymus su šiuo cheminiu elementu. Komanda savo svetainėje taip pat paskelbė pranešimą spaudai, kuriame darbas aprašomas.
Jodo variklio schema
© Rafalskyi et al., „Nature“, 2021
Kosmoso tyrimais užsiimantys mokslininkai jau seniai žinojo, kad greitintuvuose, iškeliančiuose iš pakilimo aikštelių raketas, naudojamas kuras, kai šios jau būna išvaduotos iš Žemės gravitacijos toli gražu nėra ideali erdvėlaivių varymo priemonė – jis galingas, tačiau labai neefektyvus. Išlikti orbitoje joje skriejantiems aparatams didelės galios nereikia – užtenka kartkartėmis stumtelėti, pataisyti kursą. Tokiam tikslui daug geriau tinka jonų varikliai. Juose stūma sukuriama, priešinga judėjimui kryptimi dideliu greičiu išsviedžiant elektringas daleles – jonus. Šie jonai kuriami, fotovoltinių skydelių elektra atplėšiant elektronus nuo neutralių atomų – jonizuojant juos. Dabar kaip neutralių atomų šaltinis dažniausiai naudojamos ksenono dujos. Paskelbtoje studijoje tyrėjai demonstruoja, kad geresnė jonizuojamo agento alternatyva yra jodas.
Jodu pakeisti ksenoną siūlyta ir anksčiau, bet ši idėja buvo atmesta, nes jodas yra halogenas ir sukelia koroziją. Naujoje studijoje tyrėjai sukūrė būdą užkirsti kelią korozijai ir išbandė savo idėjas su tikru kosminiu zondu: aplink Žemę du metus skriejo jų kubsatas.
Korozijos tyrėjai išvengė, naudodami keramiką ir saugodami jodą kieta forma. Vienas iš jodo privalumų yra tai, kad jis lengvai sublimuoja, t.y. iš kietos būsenos pereina į tiesiai į dujinę. Jodas kaitinamas kubsato fotovoltinių skydelių energija ir laikomas bake, tiesiogiai sujungtame su jonizavimo kamera. Čia dujinis jodas bombarduojamas elektronais, kurie išmuša kitus elektronus iš jodo atomų ir taip gaunama plazma. Tuomet teigiami plazmos jonai elektriniu lauku greitinami ir išskriedami sukuria stūmą.
Pažymėtina, kad bandymo įtaisas buvo mažas — kiekvienas šonas vos 10 centimetrų pločio ir sveria 1,2 kilogramo. Kosmose jis skriejo pastaruosius du metus ir varikliai ne vieną kartą sėkmingai panaudoti. Tai įrodo, kad jodas yra geras pasirinkimas, mano tyrėjai.
Bob Yirka / phys.org
Daugiau informacijos: Dmytro Rafalskyi et al, In-orbit demonstration of an iodine electric propulsion system „Nature“ (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04015-y
