Nano elektrokinetyczny silnik strumieniowy

Pędnik elektrokinetyczny Nano to teoretyczny system napędu kosmicznego oparty na zasadzie elektroosmozy (również przepływu elektroosmotycznego). Pozwala na uzyskanie wysokiego impulsu właściwego i wysokiego stosunku ciągu do mocy, a także dużej prędkości końcowej, co czyni go odpowiednim do szerokiej gamy zastosowań. Ze względu na trudności w produkcji potrzebnych nanorurek węglowych nie rozpoczęto jeszcze badań eksperymentalnych.

Opis

Zasada elektroosmozy lub przepływu elektroosmotycznego powoduje przepływ elektrolitu przez bardzo małą rurkę w zakresie nanometrów. Aby osiągnąć ten przepływ , na końcach rury znajduje się katoda i anoda , na które przykładane jest napięcie. Dzięki temu napięciu jony w elektrolicie przechowywanym w zbiorniku bezpośrednio podłączonym do rurki mogą być przyspieszane i wyrzucane. W ten sposób energia elektryczna jest przekształcana w energię kinetyczną . Siła ciągu wytwarzana przez jeden nanosilnik mieści się w zakresie mikroniutonów, jednak ze względu na jego rozmiar sensowne jest ustawienie dużej liczby w układzie, aby osiągnąć wystarczający ciąg. Na siłę ciągu, prędkość wyjściową jonów i masowe natężenie przepływu elektrolitu wpływa przyłożone napięcie , co ułatwia regulację tych parametrów. Przyłożone napięcie i wartość pH elektrolitu (ilość zawartych w nim jonów) zmieniają również równowagę między ciągiem, wydajnością i maksymalną prędkością spalin (określa maksymalną osiągalną prędkość lotu). Teoretycznie możliwe jest również uzyskanie bardzo wysokiej sprawności , bliskiej 100%, wysokiego impulsu właściwego oraz wysokiego stosunku ciągu do mocy. System ten nie został jeszcze zbudowany i przetestowany eksperymentalnie ze względu na trudności z produkcją potrzebnych do niego nanorurek.

Zalety

Nanosilniki elektrokinetyczne mają bardzo wysoką wydajność, impuls właściwy, prędkość spalin i stosunek ciągu do mocy, co czyni je odpowiednimi do szerokiej gamy zastosowań. Ze względu na fakt, że pędnik składa się z szeregu wielu nano pędników, łatwo jest zaprojektować pędniki we wszystkich rozmiarach i zakresach ciągu. Te właściwości zapewniają nanosilnikom elektrokinetycznym bardzo dobrą kontrolę nad ciągiem, co sprawia, że ​​można je stosować w szerokiej gamie statków kosmicznych, począwszy od silników manewrowych dla małych statków kosmicznych, takich jak satelity, po główny układ napędowy międzyplanetarnych lub międzygwiezdnych statków kosmicznych. Ten system również nie wymaga dodatkowych przed ciepłem lub promieniowaniem chroniąca resztę statku kosmicznego, dzięki czemu system (bez komory paliwowej) jest lekki w porównaniu z innymi konstrukcjami.

Niedogodności

Produkcja wymaganych nanorurek węglowych jest bardzo kosztowna, a przy obecnych metodach produkcji ilość defektów powierzchniowych w produkowanych nanorurkach węglowych jest duża, co znacznie zmniejsza wydajność i sprawia, że ​​są one zawodne. Ta konstrukcja wymaga również dużej różnicy potencjałów w zakresie od 300 do 500 woltów, a także wystarczającego zbiornika na potrzebny ciekły elektrolit, co zwiększa wagę całego systemu.