18
другую.
25
ЁоЛьфрама, затем пары ptyfn через пористый изолятор
попадают в высоковольтную часть двигателя. Распреде-
литель подает часть пара (примерно 10% от общего
количества) в полый катод, остальной пар вводится че-
рез отверстия в торце, на котором смонтирован катод,
прямо в камеру. При подаче разрядного напряжения
между катодом и анодом камеры зажигается разряд.
Образующиеся электроны, соударяясь с нейтраль-
ными атомами рабочего тела, ионизуют их. Так об-
разуется плазма. Магнитное поле создается для умень-
шения потерь ионов и электронов вследствие их выса-
живания на стенки камеры. Полый катод — нейтрали-
затор, внутри которого также горит разряд, поставляет
плазму. Электроны плазмы по плазменному «мостику»
попадают в вылетающий пучок ускоренных ионов и ней-
трализуют его.
Диаметр ионизационной камеры двигателя равен
30 см. В целом двигатель весит около 7 кг и потребляет
мощность 2,75 кВт. Сила тока ионного пучка равна 2 А.
Двигатель в номинальном режиме работы (потенциал
эмиттера +1 кВ, потенциал ускоряющего электрода —
0,5 кВ) развивает тягу 13,5 г при удельном импульсе
3000 с и тяговом к.п.д. 73% (цена тяги 200 Вт/г, цена
иона 250 эВ/ион). Двигатель может также работать при
уровне мощности 3/4 и 1/2 от номинального значения
при тяговых к.п.д. 71,5% и 67% и удельных импульсах
2970 и 2810 с соответственно. Расчетный ресурс (полное
время работы) двигателя равен 10 000 ч. В перспективе
предполагается повысить ресурс до 20 000 ч при неко-
тором увеличении удельного импульса (до 4000—5000 с),
и в качестве рабочего тела использовать ксенон, гораздо
более удобный, чем ртуть, в хранении и использовании
на борту КА. Предварительные испытания показали, что
характеристики двигателя при работе на ксеноне почти
не изменяются.
Ионные двигатели с контактной ионизацией. По са 1
мому способу получения ионов для работы такого дви-
гателя необходимо определенное сочетание рабочего те-
ла с материалом эмиттера (см. выше). Наиболее часто
используется пара: цезий (рабочее тело) — вольфрам
(материал эмиттера). Конструктивно эмиттер ионов де-
лается в виде пластины из пористого вольфрама; сквозь
поры пропускается пар цезия. Наилучшие результаты
дает применение эмиттеров с упорядоченной структу-
26
рой, получаемых путем спекания вольфрамового порош-
ка, состоящего из шариков определенного (порядка мик-
рона) диаметра. Коэффициент переработки атомов цезия
в ионы при использовании таких эмиттеров очень высок,
он близок к 100%. Большим достоинством двигателя с
контактной ионизацией является отсутствие громоздкой
ионизационной камеры с достаточно «капризным» раз-
рядом. Кроме того, поверхность, испускающая ионы,
жесткая, а не подвижная, как в плазменно-ионном дви-
гателе. Это резко улучшает регулировочные характери-
стики двигателя.
Однако у пористого эмиттера есть существенные не-
достатки. Во-первых, даже при сравнительно низкой для
вольфрама рабочей температуре эмиттера, порядка
1500°К в процессе работы происходит дальнейшее спека-
ние эмиттера и зарастание пор, поэтому ресурс ионного
двигателя с контактной ионизацией оказывается более
ограниченным, чем ресурс плазменно-ионного двигателя.
Во-вторых, на нагрев довольно массивного и интенсивно
излучающего эмиттера уходит много энергии, вслед-
ствие этого цена иона возрастает (до 1000—3000
эВ/ион), а к.п.д. двигателя падает. В отличие от до-
стоинств, указанные недостатки носят, по-видимому,
временный характер.