9
из нейтрализатора должен быть в точности равен току
ионов, покидающих КА.
Зачем же на ускоряющий электрод подается отрица-
тельный потенциал, не сказывающийся в конечном счете
на ускорении ионов? Он является препятствующей «го-
рой» для электронов из нейтрализатора (их энергия ма-
ла по сравнению с энергией ионов) и не дает им воз-
1 Выходу электронов препятствует электрическое поле.
п
можности проникнуть в ускоряющий промежуток. В
противном случае нарушится процесс нейтрализации, а
электроны (заряд-то у них отрицательный!), набирая
большую энергию, начнут бомбардировать эмиттер.
В «идеальном» ионном двигателе все ионы, выходя-^
щие из эмиттера, должны пролетать сквозь отверстия
или щели в ускоряющем электроде. Необходимо, следо-
вательно, не только ускорить ионы, но и сфокусировать
ионный поток, создавая в ускоряющем промежутке со-
ответствующим образом подобранное пространственное
распределение электрического поля.
Скорость истечения и ионов массой М из ионного
двигателя определяется полной разностью потенциалов
U, пройденной ионами. Очевидно Ми 2 /2 = eU. Если речь
идет об однозарядных ионах (элементарный заряд е ра-
вен 1,6- Ю- 19 Кул), то и (м/с) = Ю
5
/ U/50А, где U —
напряжение в вольтах, А — атомный вес иона. Таким
образом, при прохождении разности потенциалов 50 В
ионы водорода ( А = 1 ) покидают ионный двигатель со
скоростью 100 км/с!
Наличие в ускоряющем промежутке частиц одного
знака приводит к своеобразному самоограничению плот-
ности ионного тока, которую можно получить с поверх-
ности эмиттера (эффект экранировки эмиттера объем-
ным зарядом ионов). Хорошо известно аналогичное яв-
ление ограничения объемным зарядом электронного то-
ка в радиолампах. В силу указанного ограничения плот-
ность тяги (отношение силы тяги к площади попереч-
ного сечения ионного пучка) в ионном двигателе про-
порциональна квадрату приложенной разности потенци-
алов К В частности, для создания весьма умеренной
плотности тяги в 0,1 г/см 2 необходимо наложить элек-
трическое поле напряженностью ~ 15 кВ/см. Разумеет-
ся, такое поле требуется создать лишь в узком ускоряю-
щем промежутке, так что ускоряющее напряжение ока-
зывается не чрезмерно большим.
Электромагнитные ЭРД. Наиболее универсальными
и, по-видимому, наиболее перспективными являются
электромагнитные реактивные двигатели. Их работа
1 Точнее,
при хорошо сфокусированном пучке ионов f =
= 4,4- 10 _10 £ 2 , где / — средняя плотность тяги (г/см 2 ), Е — средняя
напряженность электрического поля (В/см). В единицах CGSE / =
= Е 2 /8я.