¿Por qué se supone que pasa una corriente a través de las rejillas en un Ion Thruster?

Recientemente, publiqué una pregunta sobre propulsores de iones.

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Pensé que sería suficiente que las rejillas estuvieran cargadas para acelerar los iones. Si tengo una placa positiva y una placa negativa, separadas por una distancia 'd', una partícula cargada positivamente colocada en el espacio migraría hacia la placa cargada negativamente.

-Pero algunos de ustedes señalaron que solo 'Cargar las placas' no sería suficiente para acelerar el haz de iones. Tiene que haber una corriente que los atraviese. -No entiendo por qué tiene que pasar una corriente a través de ellos y ¿cómo se supone que pasa la corriente? (Dibuje el diagrama del circuito que muestre la dirección de la corriente si es posible)

Debe creer en la conservación de la energía, también es válida para equipos eléctricos y también para propulsores de iones. Los iones tienen masa, la aceleración de los iones necesita energía. La aceleración de una masa es imposible sin energía. Hay una corriente que fluye entre la rejilla positiva y negativa. La corriente es necesaria para mantener los voltajes de las rejillas mientras los iones fluyen a través de esas rejillas. Sin corriente, las redes tendrán muy pronto el mismo voltaje.
Pero si la óptica iónica y las rejillas están diseñadas correctamente, los iones no entrarían en las rejillas. Por lo tanto, la carga en las rejillas no cambia. ¿No significa esto que los potenciales tampoco cambian?
El plasma consta de iones positivos y electrones negativos, pero el haz de iones que sale de la rejilla negativa contiene solo iones positivos. Los electrones golpearon la rejilla positiva y fluyeron como una corriente a la fuente del voltaje positivo de la rejilla. El haz de iones se neutraliza mediante la inyección de electrones del neutralizador. Los electrones golpean la rejilla y así cambian la carga de la rejilla. Debe fluir una corriente para mantener el voltaje de la red.
Esta es una buena pregunta, y merece una buena respuesta. Aquí hay muchas tonterías de hocus-pocus, pero una buena respuesta debería ser más que unas pocas oraciones pegadizas que no solo suenen necesariamente incorrectas. Siempre que no haya electrones o iones que choquen o sean emitidos por las rejillas, tampoco se generará; se hundirá la corriente, y para evitar la degradación, eso podría ser algo bueno. @Uwe , también deberías creer en la conservación de la carga. Esta no es una pregunta fácil, y no debe descartarse tan a la ligera.
Veo una corriente de +cargas del plasma (un conductor) que sale por la parte de atrás y una corriente de -cargas que sale del arma. Agregaría una bonificación, pero ya tengo mi máximo de tres funcionando. ¿Alguien más se siente caritativo o está dispuesto a señalarme +100?
@uhoh: entonces, ¿la respuesta de Schlusstein es lo suficientemente buena para la recompensa en tu opinión?
Por supuesto que lo es... Me tomé un poco de tiempo para volver a esta pregunta.
@SF. ¡A mí también me parece genial! :)

Respuestas (3)

Están sucediendo muchas cosas, algunas de las cuales dependen de la variedad exacta de propulsores de iones reticulados. Me refiero al capítulo 6 de Spacecraft Systems Engineering 4th Edition de Fortescue, Swinerd y Stark. Es un libro de texto muy económico que brinda una buena descripción general de casi cualquier sistema común que se encuentra en una nave espacial no tripulada. No es un libro de texto sobre propulsión eléctrica.

Lo primero que debe darse cuenta es que el propulsor ionizado es eléctricamente conductor. Esto es cierto por la misma razón por la que los líquidos que contienen iones son eléctricamente conductores. Estos detalles de esta conductividad no son importantes para mi respuesta. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ctpp.19840240304/abstract

La conductividad del propulsor ionizado permite que la corriente fluya desde la rejilla negativa a la rejilla positiva. Sin embargo, esta no es toda la historia. El propulsor se ioniza dentro de la cámara y los electrones libres resultantes son atraídos por la rejilla positiva, lo que crea una fuente de corriente entrante. Estos electrones deben eliminarse continuamente para mantener la red cargada positivamente. También hay electrones que son transportados desde la rejilla negativa al espacio por el propulsor.

La historia completa de cómo se mueven los iones es más complicada, pero creo que esto responde a tu pregunta.

En resumen, el flujo de corriente no es un requisito, es una consecuencia.

Para verificar dos veces: si las rejillas de aceleración se cargan inicialmente para producir un alto potencial de aceleración y luego se desconectan, ¿se descargarían lentamente debido a colisiones no deseadas por la pequeña fracción de las partículas cargadas que golpean la rejilla en lugar de pasar a través de sus aberturas? Entonces, ¿esta pequeña corriente y la potencia necesaria para suministrarla no contribuyen significativamente al trabajo de acelerar la nave espacial?
Eso es correcto, aunque se usa un flujo de corriente continuo en un proceso separado para ionizar el propulsor que es completamente necesario para la propulsión de la nave espacial.
Entonces... ¿no pasará corriente a través de las rejillas si la óptica iónica es perfecta?
Bueno, incluso los condensadores se descargan lentamente con el tiempo. Sin embargo, el material de iones es un contribuyente mucho mayor en la operación. Como dije, están sucediendo muchas cosas.

La corriente no fluye a través de cada rejilla, sino que fluye de una rejilla a la otra . Una corriente es un flujo de carga. Los iones propulsores son partículas cargadas. Se están moviendo, por lo tanto, hay un flujo de carga, por lo tanto, hay una corriente.

¿Cómo afectaría eso al sistema?

Como se dijo antes, la electricidad se transmite a través de las redes entre sí, siendo una positiva y otra negativa. Los electrones negativos son atraídos por la rejilla positiva, absorbidos, y los iones son atraídos por la rejilla negativa y acelerados, creando el empuje que produce el motor.

¿Por qué se supone que pasa una corriente a través de las rejillas en un Ion Thruster?
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