Для подолання великих відстаней під час космічних подорожей сучасні ракетні двигуни, які використовуються під час польотів за межі земної атмосфери, не зовсім підходять. Вони дуже масивні і споживають колосальну кількість палива, тому розробка принципово інших «космічних моторів» ведеться ще з середини минулого століття. Одним із шляхів розвитку може стати створення іонного двигуна. І, згідно з повідомленням видання Physics of Plasmas, китайським інженерам вдалося домогтися значних успіхів у цій галузі.
Як йдеться в статті, вчені з Китаю розробили новий метод іонізації газу і його розігріву в іонному двигуні, що може підвищити силу тяги приблизно на 50% при тій же вихідній кількості палива. За словами Лікйю Вея з технологічного інституту Харбіна: «Треба розуміти, що ми лише показали, що газ можна подібним чином пропускати через двигун. Нам ще належить перевірити, як кут нахилу, діаметр та інші параметри випускних отворів впливають на ефективність роботи».
Використання іонних двигунів на космічних апаратах має масу переваг. Приміром, вони володіють високим ККД і малою витратою палива. З іншого ж боку, виробляється ними сила тяги вкрай мала через конструктивні особливості, а через це розгін і гальмування відбувається повільно. Китайські фахівці вдосконалили роботу однієї із найбільш технологічних на сьогоднішній день версій іонного двигуна — прискорювача Холу. Вони працюють за рахунок того, що електричне поле, яке виробляється цим пристроєм, породжує і розганяє іони, змушуючи їх потік, що рухається зі швидкістю в десятки кілометрів в секунду, «штовхати» космічний корабель у протилежному напрямку. Електрони, що знаходяться усередині магнітного поля, змушують атоми ксенону або будь-яких інших благородних газів перетворюватися в іони, а потім розганяють і нейтралізують їх вже після того, як вони покинули сопло двигуна.
«Головною проблемою Холлівських двигунів є те, що далеко не всі атоми газу, які пропускається через камеру з електронами, перетворюються в іони. Це помітно знижує ККД і знижує її тягу, особливо в тому випадку, якщо газ розріджений і рухається швидко».
Для того щоб виправити цей недолік, вчені запропонували досить елегантне рішення: змінити форму сопел, з яких газ потрапляє в робочу камеру двигуна, таким чином, що струмінь газу буде рухатися не перпендикулярно напрямку тяги, як у звичайних двигунах, а буде закручуватися в спіраль. В ході розрахунків з’ясувалося, що такий прийом підвищить ККД в 1,5 рази. Найближчим часом учені планують створити перші експериментальні прототипи двигунів нового типу і випробувати їх на орбіті нашої планети.