Сетчатый ионный двигатель с находящимся в нем твердым ракетным топливом - RU2018109227A

1. Ионный двигатель (100), отличающийся тем, что он содержит:

камеру (10),

резервуар (20), содержащий твердое ракетное топливо (PS), причем указанный резервуар (20) размещен в камере (10) и содержит проводящую оболочку (21), обеспеченную по меньшей мере одним отверстием (22);

набор средств (30, 30', 40) образования ионно-электронной плазмы в камере (10), причем указанный набор способен сублимировать твердое ракетное топливо в резервуаре (20), чтобы образовывать ракетное топливо в газообразном состоянии, чтобы затем генерировать указанную плазму в камере (10) из ракетного топлива в газообразном состоянии, поступающего из резервуара (20) через указанное по меньшей мере одно отверстие (22);

средство (50) извлечения и ускорения по меньшей мере ионов плазмы из камеры (10), причем указанное средство (50) извлечения и ускорения содержит:

либо электрод (52), размещенный в камере (10), с которым связана сетка (51), расположенная на одном конце (E) камеры (10), причем указанный электрод (52) имеет площадь, которая превышает площадь сетки (51),

либо набор из по меньшей мере двух сеток (52', 51), расположенных на одном конце (E) камеры (10);

источник (30'') напряжения постоянного тока или радиочастотный источник (30) напряжения переменного тока, размещенный последовательно с конденсатором (53) и выполненный с возможностью генерирования сигнала, радиочастота которого находится между плазменными частотами ионов и плазменной частотой электронов, причем указанный радиочастотный источник напряжения переменного тока или постоянного тока(30'') соединен одним из его выходов со средством (50) извлечения и ускорения по меньшей мере ионов плазмы из камеры (10) и точнее:

либо с электродом (52),

либо с одной (52') из сеток указанного набора из по меньшей мере двух сеток (51, 52'),

причем сетка (51), связанная с электродом (52), или согласно определенному случаю другая сетка (51) указанного набора из по меньшей мере двух сеток (52', 51) либо устанавливается на опорный потенциал (55), либо соединяется с другим из выходов указанного радиочастотного источника (30) напряжения переменного тока;

причем указанное средство (50) извлечения и ускорения и указанный радиочастотный источник (30, 30'') напряжения постоянного тока или переменного тока позволяют образовывать на выходе камеры (10) пучок (70, 70'), содержащий по меньшей мере ионы.

2. Двигатель (100) по п. 1, в котором:

источник напряжения, соединенный со средством (50) извлечения и ускорения, представляет собой радиочастотный источник (30) напряжения переменного тока,

набор средств (30, 40) образования ионно-электронной плазмы содержит по меньшей мере одну катушку (40), питаемую этим же радиочастотным источником (30) напряжения переменного тока посредством средства (60) управления сигналом, подаваемым указанным радиочастотным источником (30) напряжения, с одной стороны, в направлении указанной по меньшей мере одной катушки (40) и, с другой стороны, в направлении средства (50) извлечения и ускорения,

чтобы образовывать пучок (70) ионов и электронов на выходе камеры (10).

3. Двигатель (100) по п. 1, в котором набор средств (30, 40, 30') образования ионно-электронной плазмы содержит:

по меньшей мере одну катушку (40), питаемую радиочастотным источником (30') напряжения переменного тока, отличающимся от радиочастотного источника напряжения постоянного тока (30'') или переменного тока (30), соединенного со средством (50) извлечения и ускорения; или

по меньшей мере одну микроволновую антенну (40), питаемую микроволновым источником (30') напряжения переменного тока.

4. Двигатель (100) по предыдущему пункту, в котором источник напряжения, соединенный со средством (50) извлечения и ускорения, представляет собой радиочастотный источник (30) напряжения переменного тока, чтобы образовывать на выходе камеры (10) пучок (70) ионов и электронов.

5. Двигатель (100) по любому из пп. 2 или 4, в котором, когда средство (50) извлечения и ускорения представляет собой набор из по меньшей мере двух сеток (52', 51), расположенных на одном конце (E) камеры (10), электронейтральность пучка (70) ионов и электронов достигается по меньшей мере частично путем регулировки длительности подачи положительных и/или отрицательных потенциалов, поступающих от радиочастотного источника (30) напряжения переменного тока, соединенного со средством (50) извлечения и ускорения.

6. Двигатель (100) по любому из пп. 2 или 4, в котором, когда средство (50) извлечения и ускорения представляет собой набор из по меньшей мере двух сеток (52', 51), расположенных на одном конце (E) камеры (10), электронейтральность пучка (70) ионов и электронов достигается по меньшей мере частично путем регулировки амплитуды положительных и/или отрицательных потенциалов, поступающих от радиочастотного источника (30) напряжения переменного тока, соединенного со средством (50) извлечения и ускорения.

7. Двигатель (100) по п. 3, в котором источник напряжения, соединенный со средством (50) извлечения и ускорения, представляет собой источник (30'') напряжения постоянного тока, чтобы образовывать на выходе камеры (10) пучок (70') ионов, причем двигатель (100) дополнительно содержит средство (80, 81) инжектирования электронов в указанный пучок (70') ионов, чтобы обеспечивать электронейтральность.

8. Двигатель (100) по одному из пп.1-7, в котором резервуар (20) содержит мембрану (22'), расположенную между твердым ракетным топливом (PS) и оболочкой (21), обеспеченной по меньшей мере одним отверстием (22), причем указанная мембрана (22') содержит по меньшей мере одно отверстие (22''), причем площадь указанного или каждого отверстия (22'') мембраны (22') больше площади указанного или каждого отверстия (22) оболочки (21) резервуара (20).

9. Двигатель (100) по одному из пп.1-8, в котором указанная или каждая сетка (51, 52') имеет отверстия, форма которых выбирается из следующих форм: круглая, квадратная, прямоугольная или в виде щелей, в частности, параллельных щелей.

10. Двигатель (100) по одному из пп.1-9, в котором указанная или каждая сетка (51, 52') имеет круглые отверстия, диаметр которых составляет от 0,2 мм до 10 мм, например, от 0,5 мм до 2 мм.

11. Двигатель (100) по одному из пп.1-10, в котором, когда средство (50) извлечения и ускорения из камеры (10) содержит набор из по меньшей мере двух сеток (52', 51), расположенных на конце (E) камеры (10), расстояние между двумя сетками (52', 51) составляет от 0,2 мм до 10 мм, например, от 0,5 мм до 2 мм.

12. Двигатель (10) по одному из пп.1-11, в котором твердое ракетное топливо (PS) выбирается из: двухатомного йода, двухатомного йода, смешанного с другими химическими компонентами, ферроцена, адамантана или мышьяка.

13. Спутник (S), содержащий двигатель (100) по одному из пп.1-12 и источник (SE) энергии, например, аккумулятор или солнечную панель, соединенный с указанным или каждым источником напряжения постоянного тока (30'') или переменного тока (30, 30') двигателя (100).

14. Космический зонд (SS), содержащий двигатель (100) по любому из пп. 1-12 и источник (SE) энергии, например, аккумулятор или солнечную панель, соединенный с указанным или каждым источником напряжения постоянного тока (30'') или переменного тока (30, 30') двигателя (100).