MEGFEJTÉS: Fellövés és ionhajtómű
(Rovat: Távoli világok kutatói, A hét képe - 2008.09.13 11:00.)

Legutóbbi kérdésünkben olyan űreszközök nevére voltunk kíváncsiak, amelyeket ionhajtóművel szereltek fel. Megfejtőink pedig most bizonyára arra kíváncsiak, hogy melyikük nyerte az Ekren Kiadó ajándékkötetét.

Mielőtt rejtvénykérdésünket feltettük volna, Horváth András és Szabó Attila Űrkorszak című új könyvéből vett idézetekkel érveltünk amellett, hogy nem szerencsés, ha a műholdak indítását (vagy ha tetszik: startját, felbocsátását, pályára állítását) a „fellövés” vagy „kilövés” szavakkal illetjük. Kicsit keseregtünk amiatt is, hogy ennek ellenére a pongyola szóhasználat terjedése feltartóztathatatlannak tűnik.

A feladvány azonban az volt, hogy nevezzenek meg legalább három űreszközt, amely ionhajtóművel működik, illetve korábban működött. (Voltak, akik még előkészületi fázisban levő űreszközöket is felsoroltak, szerencsére már csak ráadásként, a „kötelező” hármon felül.) Magának a nyereménykönyvnek az első fejezetében is említenek a szerzők három ilyen űreszközt: az amerikai Deep Space-1-et, a japán Hayabusa kisbolygókutató űrszondát, valamint az európai SMART-1 szondát, amely a Holdat kutatta. Ezek mellett az ismertebbek közül szóba kerülhet még a Vesta és Ceres kisbolygók felé tavaly indított amerikai Dawn űrszonda, vagy az ESA 2001-ben pályára állított, kalandos sorsú Artemis távközlési műholdja. Ez utóbbi esetben az eredetileg kisebb pályamódosító manőverek céljára szánt ionhajtómű kulcsszerepet játszott abban, hogy a túl alacsonyra került műhold végül lassan, de biztosan elérje a geostacionárius pályát. Mint ahogy nemrég mi is írtuk róla, az ESA-nak a földi gravitációs teret feltérképező új GOCE műholdján is ionhajtóművekkel kompenzálják majd az apró nem-gravitációs gyorsulásokat.

(Kép: NASA)

Az ionhajtómű működésének lényege, hogy a tolóerőt pozitív töltésű ionok elektromágneses térben való gyorsításával állítja elő. A nagy sebességgel kilépő ionnyaláb a hatás-ellenhatás törvényének értelmében ellenkező irányba gyorsítja az űreszközt. A hagyományos kémiai hajtóművekhez képest az erő kicsi, de a szállított hajtóanyag felhasználásának hatásfoka nagy. A viszonylag gyenge erő hosszú ideig való alkalmazásával jelentős sebesség érhető el, amit – a bőségesen rendelkezésre álló idő miatt – főleg bolygóközi űrszondák esetén lehet kihasználni.

Az ionhajtóművek többféle megoldást alkalmazhatnak a hajtóanyaggal és gyorsítás módjával kapcsolatban. A legelterjedtebb változat a xenonnal működő, elektrosztatikus gyorsítást alkalmazó hajtómű. A semleges xenon atomokat nagyenergiájú elektronokkal bombázzák. A folyamat során létrejövő pozitív töltésű ionok különböző elektromos potenciálú rácsok segítségével gyorsulnak fel, általában 1-2 keV energiájúra. Hogy az űreszköz elektromos töltése – az eltávozó ionok ellenére – semleges maradjon, ugyanakkora, de ellenkező előjelű töltést hordozó elektrontól is meg kell szabadulni. Ezt a hajtómű nyílása közelében elhelyezett katóddal oldják meg. A kilépő ionok az elektronok segítségével rekombinálódnak. A semleges xenon atomok így nem is térhetnek vissza az űreszközre.

Az ionhajtómű elvi vázlata. (Kép: NASA)

A közhiedelemmel ellentétben ez a meghajtási mód nem új keletű. Már az 1960-es években repültek olyan kísérleti eszközök, amelyeken az ionhajtómű technológiáját próbálták ki. Az amerikai SERT (Space Electric Rocket Test) első alkalommal 1964-ben egy 30 perces szuborbitális repülésen mutatkozott be. A SERT-2 1970-ben kb. 1000 km magas Föld körüli pályára állt. A szovjetek már 1964-ben alkalmaztak elektromos hajtóművet a Mars felé indított Zond-2 űrszondán.

Rejtvényünkre a péntek éjféli határidőig ötvennél is több megfejtés érkezett. A hibátlan választ beküldők közül kisorsolt szerencsés játékosunk, Király Amanda az Ekren Kiadó jóvoltából az Űrkorszak című kötet egy példányát kapja jutalmul. Nyereményéhez gratulálunk! Rövidesen jelentkezünk mostani rejtvénysorozatunk harmadik, befejező fordulójával.