Ko razmišljamo o vesoljskih potovanjih, si ponavadi ogledamo ogromno raketo, ki eksplodira z Zemlje, ogromni tokovi ognja in dima pa prihajajo na dno, ko se ogromen stroj bori, da bi ušel Zemljini gravitaciji. Ko pa je vesoljsko plovilo prekinilo gravitacijsko vez z Zemljo, imamo druge možnosti, kako jih napajati. Ionski pogon, o katerem so v znanstveni fantastiki dolgo sanjali, se zdaj uporablja za pošiljanje sond in vesoljskih plovil na dolga potovanja skozi vesolje.
NASA je prvič začela raziskovati pogon ionov v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Leta 1998 je bil ionski pogon uspešno uporabljen kot glavni pogonski sistem na vesoljskem plovilu, ki je v svoji misiji asteroidom 9969 Braille in Comet Borrelly napajal Deep Space 1 (DS1). DS1 je bil zasnovan ne le za obisk asteroida in kometa, temveč za preizkušanje dvanajstih naprednih visoko tveganih tehnologij, ki so bile med njimi glavni ionski pogonski sistem.
Ionski pogonski sistemi ustvarjajo majhno potisk. Držite devet četrtin v roki, začutite, kako jih gravitacija Zemlje vleče, in imate predstavo, kako malo potiska ustvarjajo. Ni jih mogoče uporabiti za izstrelitev vesoljskih plovil s teles z močno težo. Njihova moč je v tem, da sčasoma ustvarjajo potisk. To pomeni, da lahko dosežejo zelo visoke najvišje hitrosti. Ionski potisniki lahko poganjajo vesoljska plovila s hitrostjo več kot 320.000 kp / h (200.000 mph), vendar morajo za dosego te hitrosti delovati dlje časa.
Ion je atom ali molekula, ki je izgubila ali pridobila elektron in ima zato električni naboj. Torej je ionizacija proces nalaganja atoma ali molekule z dodajanjem ali odstranjevanjem elektronov. Ko se ion napolni, se bo želel premakniti glede na magnetno polje. To je v srcu ionskih pogonov. Toda nekateri atomi so za to bolj primerni. Nasini ionski pogoni običajno uporabljajo ksenon, inertni plin, ker ni nevarnosti eksplozije.
V ionskem pogonu ksenon ni gorivo. Ni zgorela in nima lastnih lastnosti, zaradi katerih bi bil uporaben kot gorivo. Vir energije za ionski pogon mora prihajati od drugod. Ta vir je lahko električna energija iz sončnih celic ali električna energija, ki nastane pri razpadanju toplote jedrskega materiala.
Ioni so ustvarjeni z bombardiranjem plina ksenona z visoko energijskimi elektroni. Ko se napolnijo, se ioni skozi polnjenje elektrostatičnih mrež - ki se imenujejo leče - odvzamejo iz komore in potisnejo iz komore. Ta izpust se imenuje ionski žarek in spet se vbrizga z elektroni, da nevtralizira svoj naboj. Tu je kratek video, ki prikazuje, kako delujejo ionski pogoni:
Za razliko od tradicionalne kemične rakete, kjer je njen potisk omejen s tem, koliko goriva lahko prenese in gori, je potisk, ki ga ustvarja ionski pogon, omejen le z močjo njegovega električnega vira. Količina pogonskega goriva, ki ga lahko plovilo nosi, v tem primeru ksenon, je dodatna skrb. Nasino vesoljsko plovilo Dawn je za 27 ur delovanja porabilo le 10 unč ksenonskega pogonskega sredstva - to je manj kot pločevina sode.
Teoretično ni nobene omejitve glede moči električnega vira, ki napaja pogon, in delamo na razvoju še močnejših ionskih potisnikov, kot jih trenutno imamo. Leta 2012 je Nasin evolucijski ksenonski potisnik (NEXT) deloval pri 7000w več kot 43.000 ur v primerjavi z ionskim pogonom na DS1, ki je porabil le 2100w. NASLEDNJE in načini, ki ga bodo v prihodnosti presegli, bodo vesoljskim plovilom omogočali daljše misije na več asteroidov, komete, zunanje planete in njihove lune.
Misije, ki uporabljajo ionski pogon, vključujejo NASA-ino misijo Dawn, japonsko misijo Hayabusa na asteroid 25143 Itokawa in prihajajoče misije ESA Bepicolombo, ki se bodo leta 2017 odpravile v Merkur, in LISA Pathfinder, ki bo preučevala gravitacijske valove z nizkimi frekvencami.
S stalnim izboljševanjem pogonskih sistemov z ioni bo ta seznam le še naraščal.
