Keď uvažujeme o vesmírnom cestovaní, máme tendenciu predstavovať si obrovskú raketu odstrelenú zo Zeme, s obrovskými prúdmi ohňa a dymu vychádzajúcich z dna, pretože obrovský stroj sa snaží uniknúť gravitácii Zeme. Ale keď kozmická loď preruší gravitačné spojenie so Zemou, máme ďalšie možnosti, ako ich dodať. Iónový pohon, o ktorom sa dlho snívalo vo sci-fi, sa teraz používa na vysielanie sond a kozmických lodí na dlhé cesty vesmírom.
NASA prvýkrát začala skúmať iónový pohon v 50. rokoch 20. storočia. V roku 1998 bol iónový pohon úspešne použitý ako hlavný pohonný systém na kozmickej lodi, ktorý poháňal Deep Space 1 (DS1) pri svojej misii na asteroid 9969 Braille a Comet Borrelly. DS1 bol navrhnutý nielen na návštevu asteroidu a kométy, ale aj na testovanie dvanástich vyspelých vysokorizikových technológií, medzi ktorými je iónový pohonný systém.
Iónové pohonné systémy vytvárajú malé množstvo ťahu. Držte deväť štvrtín v ruke, cítite, ako na nich ťahá gravitácia Zeme, a máte predstavu o tom, aký malý ťah vytvárajú. Nemôžu byť použité na vypúšťanie kozmických lodí z tiel so silnou gravitáciou. Ich sila spočíva v pokračujúcom vytváraní ťahu v priebehu času. To znamená, že môžu dosiahnuť veľmi vysoké najvyššie rýchlosti. Iónové trysky môžu poháňať kozmickú loď rýchlosťou nad 320 000 kp / h (200 000 mph), ale na dosiahnutie tejto rýchlosti musia byť v prevádzke po dlhú dobu.
Ión je atóm alebo molekula, ktorá stratila alebo získala elektrón, a preto má elektrický náboj. Ionizácia je teda proces nabíjania atómu alebo molekuly pridaním alebo odstránením elektrónov. Po nabití sa ión bude chcieť pohybovať vo vzťahu k magnetickému poľu. To je jadrom iónových pohonov. Na to sú však lepšie vhodné určité atómy. Iónové pohony NASA zvyčajne používajú xenón, inertný plyn, pretože nehrozí riziko výbuchu.
V iónovej jednotke nie je xenón palivo. Nie je spaľovaný a nemá vlastné vlastnosti, ktoré by ho robili užitočným ako palivo. Zdroj energie pre iónové pohony musí pochádzať odinakiaľ. Týmto zdrojom môže byť elektrina zo solárnych článkov alebo elektrina vyrobená z rozkladného tepla z jadrového materiálu.
Ióny sa vytvárajú bombardovaním xenónového plynu vysokoenergetickými elektrónmi. Akonáhle sa nabijú, tieto ióny sa pomocou nábojov dostanú cez pár elektrostatických mriežok - nazývané šošovky - a vytlačia sa z komory, čím spôsobia ťah. Tento výboj sa nazýva iónový lúč a znovu sa vstrekuje elektrónmi, aby neutralizoval svoj náboj. Tu je krátke video, ktoré ukazuje, ako fungujú iónové disky:
Na rozdiel od tradičnej chemickej rakety, kde je jej ťah obmedzený množstvom paliva, ktoré dokáže uniesť a spáliť, je ťah generovaný iónovým pohonom obmedzený iba silou svojho elektrického zdroja. Množstvo paliva, ktoré môže plavidlo niesť, v tomto prípade xenón, je sekundárnym problémom. Kozmická loď NASA Dawn používala iba 10 uncí xenónového paliva - to je menej ako sóda - na 27 hodín prevádzky.
Teoreticky neexistuje nijaká hranica sily elektrického zdroja, ktorý napája pohon, a pracuje sa na vývoji ešte silnejších iónových tryskadiel, ako máme v súčasnosti. V roku 2012 operoval NASA Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) pri 7000 W viac ako 43 000 hodín v porovnaní s iónovým pohonom na DS1, ktorý používal iba 2100 W. ĎALŠIE a návrhy, ktoré ho v budúcnosti prekonajú, umožnia kozmickej lodi pokračovať v rozšírených misiách na viac asteroidov, komét, vonkajších planét a ich mesiacov.
Medzi misie využívajúce iónový pohon patria misia Dawn NASA, japonská misia Hayabusa na asteroid 25143 Itokawa a nadchádzajúce misie ESA Bepicolombo, ktoré v roku 2017 smerujú na ortuť, a LISA Pathfinder, ktorý bude študovať nízkofrekvenčné gravitačné vlny.
Pri neustálom zlepšovaní systémov iónového pohonu tento zoznam porastie.
