¿Adónde van los iones de la propulsión iónica? ¿Permanecen en el sistema solar o salen disparados al espacio interestelar?

Escribir esta respuesta me tiene pensando.

Puede estimar la velocidad de escape de un motor de iones usando

v C = 2 mi metro 0 C 2 .

Elegir mi = 100 keV y metro 0 C 2 = 931 MeV por 50 a 200 AMU y obtienes entre 0.2 y 0.1% de la velocidad de la luz, que a 600 a 300 km/s está mucho más allá de la velocidad de escape de la Tierra o el Sol.

Si esto sucede en LEO, o en una misión en el espacio profundo, ¿dónde terminarían estos iones? ¿Siguen atrapados por el campo magnético de la Tierra, o el campo magnético interplanetario, o simplemente saldrán disparados del sistema solar hacia el espacio interplanetario? ¿Se termalizarían en algún lugar del sistema solar a través de colisiones?

Los protones atrapados en los cinturones de Van Allen tienen más energía (superan los 100 MeV) y mucha menos masa, son mucho más rápidos que el 0,2 % c. Por lo tanto, el campo magnético de la Tierra es lo suficientemente fuerte como para atrapar esos iones de propulsión lenta.
@Uwe, oh ratas, hice una verificación rápida usando 100 AMU, 0.1 gauss (1E-05 T), 100 keV y obtuve un radio de 46,957 pero eso fue metros, y lo leí como kilómetros. Siéntase libre de publicar la respuesta y corregirme, al menos para LEO, el espacio profundo debería tratarse por separado.

Respuestas (1)

Hay protones con energías superiores a 100 MeV en el cinturón interior de Van Allen, fuente .

Elegir mi = 100 MeV y metro 0 C 2 = 931 MeV por 1 AMU y obtenemos alrededor del 33 % de la velocidad de la luz.

Si el campo magnético de la Tierra es lo suficientemente fuerte como para atrapar protones al 33 % c, también debería poder atrapar iones pesados ​​y lentos de propulsión de baja energía.

Del entorno de radiación de partículas atrapadas de la Tierra; población de protones

La población de protones atrapados energéticos (por encima de 10 MeV) está confinada a altitudes por debajo de los 20 000 km, mientras que los protones de menor energía cubren una región más amplia, con protones por debajo de 1 MeV alcanzando altitudes geosincrónicas. La figura 2 muestra la distribución de protones atrapados con energías superiores a 10 MeV, según lo predicho por el modelo NASA AP-8 MAX [Sawyer y Vette, 1976], en un espacio de coordenadas invariable. La región del espacio cubierta por protones de mayor energía disminuye con energías crecientes y la ubicación de las intensidades más altas se mueve hacia adentro.

AP-8 [Sawyer y Vette, 1976]

Flujo de protones integral AP-8 MAX >10 MeV

Figura 2. Mapa de coordenadas invariantes del flujo de protones integral AP-8 MAX >10 MeV. El semicírculo representa la superficie de la Tierra, las distancias se expresan en radios terrestres.

Pero si las energías del protón atrapado superan los 10 MeV como aquí , la velocidad es el 10 % de c. Para 1 MeV 3,3 %.
¿Adónde van los iones de la propulsión iónica? ¿Permanecen en el sistema solar o salen disparados al espacio interestelar?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v