Den elektriske fremdriften i rommet er en type jetfremdrift der elektrisiteten brukes som strømkilde for å akselerere en væske. I motsetning til kjemisk fremdrift , er denne type fremdrifts ikke gir omfattende stort nok (mindre omfattende enn 1 newton eller 100 gram kraft ) for plassering i bane av kunstige satellitter , men gjennom en spesifikk impuls meget høy, gjør det mulig å redusere meget betydelig (opptil ti ganger) massen av drivmidler som er nødvendig for å manøvrere en maskin i rommet sammenlignet med andre typer fremdrift. Elektrisk energi leveres vanligvis av solcellepaneler , men den kan også komme fra en radioisotop termoelektrisk generator (RTG).
Prototyper av thrustere ble utviklet på 1960-tallet , men det er først siden 2000-tallet at bruken av den har blitt utbredt for omløpskorrigeringer av satellitter som sirkulerer i geostasjonær bane , og for utforskning av solsystemet på visse romprober ( Smart 1 , Dawn , Hayabusa , BepiColombo ). Mange teknikker eksisterer samtidig, men to kategorier er spesielt utviklet: Hallmotorer og ionmotorer til nett .
Begrepet elektrisk romfremdrift beskrives relativt samtidig og uavhengig i 1906 av pionerene i romfeltet Robert Goddard , i 1906, og Constantin Tsiolkovsky , i 1911. Ulike metoder for implementering er beskrevet av Hermann Oberth , i 1929, deretter av Shepherd og Cleaver, i Storbritannia , i 1949 . Den første praktiske forskningen begynte på 1960-tallet, i begynnelsen av romalderen . De blir utført i USA av Glenn Research Center of NASA , JPL og forskningslaboratoriene Hughes og Sovjetunionen av flere forskningslaboratorier. De første eksperimentelle elektriske thrusterene som brukes i verdensrommet er ioniske motorer, som bruker kvikksølv eller cesium som væske . Sovjetisk forskning fokuserer på Hall-effektmotorer , mens amerikanske forskere er spesielt interessert i gridionmotorer .
Installasjonen av et par SPT-60-motorer ombord på sovjetiske meteorologiske satellitter Meteor (først lansert i 1971) utgjør den første operasjonelle anvendelsen av elektrisk romfremdrift. Disse Hall-effektmotorene brukes til å holde satellitter i bane. The Japan lanseringen i 1995 Satellite Engineering Test Satellite VI , som er utstyrt med en ion motor griller. I USA begynte den første kommersielle bruken i 1997 med lanseringen av Hughes telekommunikasjonssatellitter utstyrt med XIPS-motorer ( Xenon Ion Propulsion System ). Den Deep Space en romsonde , som ble lansert i 1998 , er den første maskin konstruert for å utforske solcellesystemet, hovedfremdrifts er forsynt med en elektrisk motor.
Framdriften gir mye mindre trykk enn den som produseres av konvensjonelle kjemiske fremdriftssystemer, men skyvet utøves over et mye lengre tidsintervall. Imidlertid har denne teknologien visse ulemper:
Den magnetoplasmadynamiske thrusteren ligner på denne typen fremdrift.
Elektriske thrustere kan klassifiseres i tre kategorier:
| Akselerasjonsmekanisme | Motor | Spesifikk impuls ( er ) | Trykk ( N ) (veiledende verdier) |
|---|---|---|---|
| Elektrotermisk fremdrift | Resistojet | ||
| Arcjet | 500 - 2000 | 0,15 - 0,30 | |
| VASIMR | variabel 1000 - 30.000 |
variabel 10 - 500 |
|
| Elektromagnetisk fremdrift ( Lorentz-krefter ) |
Magnetoplasmadynamisk thruster (MPD) og LFA ( Lorentz Force Accelerator ) | 1.000 - 10.000 | 20 - 200 |
| vekt-kraft thruster (ElPT) | 1.000 - 10.000 | 1 × 10 −3 - 100 | |
| Pulsed MPD = Pulsed plasma thruster (in) (PPT) | |||
| Elektrostatisk fremdrift | Cesiumkontakt | 7.000 | 4 × 10 −3 |
| Field Emission Thruster (FEEP) | 5.000 - 8.000 | 10 × 10 −6 - 2,5 × 10 −3 | |
| Jonisk gittermotor | 3.000-8.000 | 0,05-0,5 | |
| RIT-thruster (radiofrekvensionisering thruster) | 18 × 10 −3 - 100 × 10 −3 | ||
| Helicon dobbeltlag | |||
| Hall-effektpropeller (SPT, PPS, ALT) | 1000 - 3000 | 10 × 10 −3 - 1.5 |
På grunn av de meget lave trykkene som er produsert, er denne typen fremdrift ideell for å utføre orienteringskorrigeringer av fartøy eller satellitter i bane eller på en bane mot en annen himmellegeme. Det eliminerer behovet for designere å innlemme tunge monopropellant ( RCS ) eller reaksjonshjulsystemer i skipet . Det lave forbruket av disse motorene gjør det også mulig å oppfylle denne rollen over en veldig lang periode.
Driftsprinsippet til disse motorene begrenser kraften deres kraftig, men tillater veldig lange driftstider. De er derfor ikke alltid det beste valget for et romfartøy, men deres bruk er godt egnet til hyppig og gjentatt bruk for å opprettholde satellitter i en veldig presis bane. I tillegg sikrer naturen til disse motorene, som inneholder svært få bevegelige deler, dem veldig god pålitelighet over tid (kjemiske motorer er utsatt for mye større mekaniske og termiske påkjenninger og har en ganske begrenset levetid).
En VASIMR- type elektrisk fremdriftsmodul er for tiden under konstruksjon og bør testes på den internasjonale romstasjonen . Den internasjonale romstasjonen, på grunn av sin relativt lave bane, er fortsatt påvirket av atmosfærens effekter og mister noen få høydemetre hver dag (aerodynamisk luftmotstand). En slik motor ville være den mest passende løsningen for å holde den i en stabil bane.
NASAs romfartsond Deep Space 1 , som ble lansert i 1998, var den første til å bruke en elektrisk motor som et romfremdrivningssystem. Sonden Smart-1 fra European Space Agency ble lansert i 2004 og plassert i bane rundt månen ved hjelp av elektrisk fremdrift. Hun brukte motoren PPS-1350 , av Snecma , som ga en kraft på 9 gram . Det er den første europeiske sonden som slutter seg til en kropp av solsystemet og som kretser der ved hjelp av elektrisk fremdrift.
Disse motorene inkluderer: