He investigado mucho sobre este tipo de propulsores, y todos parecen requerir una cantidad relativamente grande de voltaje pero corrientes bajas. Veo que producen un empuje bajo por vatio de potencia, pero en general parece que normalmente hay kilovoltios y microamperios, o algo parecido. Sé que debido a esto, la resistencia es alta, pero una parte de mi pregunta es ¿por qué la resistencia debe ser alta en primer lugar?
Piense por un momento: las energías de las partículas se miden en voltios de electrones.
Por lo tanto, para aumentar la salida de energía, debe aumentar la cantidad de cargas de electrones (es decir, la cantidad de iones) o acelerarlos a través de un voltaje más alto.
Y ecuación del cohete de Tsiolkovski deja claro que desea impartir la mayor velocidad (por lo tanto, la mayor cantidad de energía) al menor nivel posible. masa. Esto es lo que te da el impulso específico más alto de una masa de reacción dada, asumiendo que puedes generar la energía eléctrica de alguna manera.
Póngalo todo junto y la corriente de iones será lo más baja posible para una energía determinada, y eso, al usar la aceleración electrostática, significa usar el voltaje más alto en la práctica.
(Incluso si la aceleración es magnética, la energía final de la partícula se medirá en eV y la corriente emitida en el rango de microamperios, aunque las bobinas de aceleración pueden ser dispositivos de bajo voltaje y alta corriente).
A diferencia de un cohete químico en el que la fuente de energía (combustible) y la masa de reacción (productos de combustión) están estrechamente relacionados, la energía por partícula está divorciada de la naturaleza de la partícula en sí misma y, por lo tanto, es potencialmente ilimitada. Esta es la razón por la que las unidades de iones pueden proporcionar un impulso específico mucho más alto.
No es ciencia espacial ...
EDITAR: el comentario de Nayuki a continuación agrega otra parte de la imagen: este proceso es en realidad menos eficiente con energía ; A medida que reduce la masa, debe aumentar la energía por unidad de impulso impartida al recipiente.
Sin embargo, la tiranía de la ecuación del cohete significa (hasta una aproximación cercana) que eso no importa; La energía es barata, la masa de reacción (solar o nuclear) es costosa una vez que estás fuera de la atmósfera, por lo que necesitas tanques enormes.
Esto explica parte de la emoción sobre unidades de reacción sin masa como EM Drive o Cannae Drive a pesar de su (hasta ahora) empuje monumentalmente bajo.
El resto de la emoción parece estar basado en su incapacidad para seguir las reglas conocidas de la física, a pesar de los esfuerzos de los revisores para cancelar el error experimental ...
Notas:
EDIT 2: Re: la pregunta de Tony, al parecer, no todos los impulsores de iones están pulsados, y es fácil imaginar cómo funcionaría una electrostática de empuje continuo.
He visto un pequeño "propulsor de plasma pulsado" en (laboratorio) Operación, operando bien por debajo de 1 pulso por segundo. Se puede inferir de datos aquí : empuje 40 micronewton-segundos, impulso total 44 Ns, toda una vida de alrededor de un millón de segundos a esa potencia y una frecuencia de pulso de aproximadamente 1 pps. (Puede volver a reducirse, por lo que es posible obtener tarifas más bajas).
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