Gridded ion thruster
গ্রিডযুক্ত আয়ন থ্রাস্টার আয়ন থ্রাস্টারগুলির জন্য একটি সাধারণ নকশা, একটি অত্যন্ত দক্ষ নিম্ন-থ্রাস্ট মহাকাশযান প্রপালশন পদ্ধতি যা বৈদ্যুতিক শক্তিতে উচ্চ-ভোল্টেজ গ্রিড বিদ্যুদ্বাহক ব্যবহার করে স্থির তড়িৎ শক্তির সাথে আয়নগুলিকে ত্বরান্বিত করে। আয়ন ইঞ্জিন প্রথম জার্মান বংশোদ্ভূত নাসা বিজ্ঞানী আর্নস্ট স্টুলিংার দ্বারা প্রদর্শিত হয়েছিল এবং 1957 থেকে 1960-এর দশকের গোড়ার দিকে নাসা লুইস (বর্তমানে গ্লেন) গবেষণা কেন্দ্রে হ্যারল্ড আর কাউফম্যান দ্বারা ব্যবহারিক আকারে বিকশিত হয়েছিল। আয়ন প্রপালশন সিস্টেমের ব্যবহার প্রথম মহাকাশে নাসা লুইস "স্পেস ইলেকট্রিক রকেট টেস্ট" (এসইআরটি) I এবং II দ্বারা প্রদর্শিত হয়েছিল। এই থ্রাস্টারগুলি পারদকে প্রতিক্রিয়া ভর হিসাবে ব্যবহার করত। প্রথমটি ছিল এস. ই. আর. টি-1, যা 1964 সালের 20শে জুলাই উৎক্ষেপণ করা হয়েছিল, যা সফলভাবে প্রমাণ করেছিল যে প্রযুক্তিটি মহাকাশে পূর্বাভাস অনুযায়ী কাজ করে। দ্বিতীয় পরীক্ষা, এস. ই. আর. টি-2,1970 সালের 3রা ফেব্রুয়ারি চালু করা হয়, যা হাজার হাজার ঘন্টার জন্য দুটি পারদ আয়ন ইঞ্জিনের কার্যকারিতা যাচাই করে। 1960 এবং 70-এর দশকে বিক্ষোভ সত্ত্বেও, 1990-এর দশকের শেষের দিকে এগুলি খুব কমই ব্যবহার করা হত। নাসা গ্লেন 1980-এর দশক জুড়ে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক গ্রিডযুক্ত আয়ন থ্রাস্টার বিকাশ অব্যাহত রেখেছিলেন, নাসা সোলার টেকনোলজি অ্যাপ্লিকেশন রেডিনেস (এন. এস. টি. এ. আর) ইঞ্জিন বিকাশ করেছিলেন, যা ডিপ স্পেস 1 প্রোবে সফলভাবে ব্যবহৃত হয়েছিল, প্রাথমিক প্রপালশন হিসাবে বৈদ্যুতিক প্রপালশন ব্যবহার করে একটি আন্তঃগ্রহীয় গতিপথ উড়ানোর প্রথম মিশন। এটি পরে ডন গ্রহাণু মিশনে উড়েছিল। হিউজেস এয়ারক্রাফট কোম্পানি (বর্তমানে এল-3 ইটিআই) তার জিওসিঙ্ক্রোনাস উপগ্রহ (100 টিরও বেশি ইঞ্জিন উড়ন্ত) বজায় রেখে স্টেশন সঞ্চালনের জন্য এক্সআইপিএস (জেনন আয়ন প্রপালশন সিস্টেম) তৈরি করেছে। নাসা বর্তমানে হাইপিইপি নামে একটি 20-50 কিলোওয়াট ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আয়ন থ্রাস্টার নিয়ে কাজ করছে যার উচ্চ দক্ষতা, নির্দিষ্ট আবেগ এবং এন. এস. টি. এ. আর-এর চেয়ে দীর্ঘ জীবনকাল থাকবে। 2006 সালে, অ্যারোজেট একটি প্রোটোটাইপ নেক্সট আয়ন থ্রাস্টারের পরীক্ষা সম্পন্ন করে। 1970-এর দশকের শুরুতে, জিসেন বিশ্ববিদ্যালয় এবং আরিয়েনগ্রুপে রেডিও-ফ্রিকোয়েন্সি আয়ন থ্রাস্টার তৈরি করা হয়েছিল। আর. আই. টি-10 ইঞ্জিনগুলি ইউরেকা এবং এ. আর. টি. ই. এম. আই. এস-এ উড়ছে। কাইনেটিক (ইউকে) টি5 এবং টি6 ইঞ্জিন (কাউফম্যান টাইপ) তৈরি করেছে, যা জিওসিই মিশন (টি5) এবং বেপিকোলোম্বো মিশনে (টি6) ব্যবহৃত হয়। জাপান থেকে, মাইক্রোওয়েভ ব্যবহার করে, হায়াবুসা মিশনে উড়েছিল। 2021 সালে, ডার্ট একটি নেক্সট-সি জেনন আয়ন থ্রাস্টার বহন করে চালু করে। 2021 সালে, থ্রাস্টমি তাদের এনপিটি30-আই2 আয়োডিন আয়ন থ্রাস্টার ব্যবহার করে উপগ্রহ কক্ষপথ পরিবর্তনের কথা জানায়। অপারেশন পদ্ধতির প্রণোদক পরমাণুগুলি স্রাব চেম্বারে ইনজেকশন দেওয়া হয় এবং আয়নিত হয়, একটি প্লাজমা গঠন করে। ডিসচার্জ চেম্বারের জন্য ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আয়ন উৎপাদনের বিভিন্ন উপায় রয়েছেঃ একটি ফাঁপা ক্যাথোড এবং অ্যানোডের মধ্যে সম্ভাব্য পার্থক্য দ্বারা ইলেক্ট্রন বোমাবর্ষণ (কাউফম্যান প্রকার) (এন. এস. টি. এ. আর, নেক্সট, টি5, টি6 থ্রাস্টার) একটি বিকল্প বৈদ্যুতিন চৌম্বক দ্বারা প্ররোচিত একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (আর. এফ) দোলন, যার ফলে একটি স্ব-টেকসই স্রাব হয় এবং যে কোনও ক্যাথোড (আর. আই. টি 10, আর. আই. টি 22, এম. এন-আর. আই. টি থ্রাস্টার) বাদ দেওয়া হয় যা ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আয়ন উৎপাদন পদ্ধতির সাথে সম্পর্কিত মাইক্রোওয়েভ হিটিং (এম. ইউ 10, এম. ইউ 20) একটি ক্যাথোড এবং বিদ্যুৎ সরবরাহের প্রয়োজনীয়তা। ইলেকট্রন বোম্বার্ডমেন্ট থ্রাস্টারগুলির কমপক্ষে ক্যাথোড, অ্যানোড এবং চেম্বারে বিদ্যুৎ সরবরাহের প্রয়োজন হয়। আরএফ এবং মাইক্রোওয়েভ প্রকারের জন্য আরএফ জেনারেটরের জন্য অতিরিক্ত বিদ্যুৎ সরবরাহের প্রয়োজন হয়, তবে কোনও অ্যানোড বা ক্যাথোড বিদ্যুৎ সরবরাহের প্রয়োজন হয় না। ধনাত্মক আধানযুক্ত আয়নগুলি চেম্বারের নিষ্কাশন ব্যবস্থার (2 বা 3টি মাল্টি-অ্যাপারচার গ্রিড) দিকে ছড়িয়ে পড়ে। আয়নগুলি একটি গ্রিড গর্তে প্লাজমা ম্যানিতে প্রবেশ করার পরে, প্রথম এবং দ্বিতীয় গ্রিডের মধ্যে সম্ভাব্য পার্থক্য (যথাক্রমে স্ক্রিন এবং অ্যাক্সিলারেটর গ্রিড বলা হয়) দ্বারা ত্বরান্বিত হয়। আয়নগুলি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা নিষ্কাশন গর্তের মধ্য দিয়ে পরিচালিত হয়। চূড়ান্ত আয়ন শক্তি প্লাজমার সম্ভাব্যতা দ্বারা নির্ধারিত হয়, যা সাধারণত স্ক্রিন গ্রিডের ভোল্টেজের চেয়ে সামান্য বেশি। অ্যাক্সিলারেটর গ্রিডের নেতিবাচক ভোল্টেজ থ্রাস্টারের বাইরে বিম প্লাজমার ইলেকট্রনগুলিকে স্রাব প্লাজমায় ফিরে যেতে বাধা দেয়। গ্রিডে অপর্যাপ্ত ঋণাত্মক সম্ভাবনার কারণে এটি ব্যর্থ হতে পারে, যা আয়ন থ্রাস্টারগুলির কার্যকরী জীবনের জন্য একটি সাধারণ সমাপ্তি। নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুসারে বহিষ্কৃত আয়নগুলি মহাকাশযানটিকে বিপরীত দিকে চালিত করে। নিম্ন-শক্তির ইলেকট্রনগুলি একটি পৃথক ক্যাথোড থেকে নির্গত হয়, যাকে নিউট্রালাইজার বলা হয়, আয়ন রশ্মির মধ্যে যাতে সমান পরিমাণে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জ নির্গত হয় তা নিশ্চিত করা যায়। মহাকাশযানটিকে নেট নেতিবাচক চার্জ অর্জন করা থেকে বিরত রাখার জন্য নিরপেক্ষকরণ প্রয়োজন, যা আয়নগুলিকে মহাকাশযানের দিকে ফিরিয়ে আনবে এবং ধাক্কা বাতিল করবে। কর্মক্ষমতা দীর্ঘায়ু আয়ন অপটিক্স ক্রমাগত অল্প পরিমাণে গৌণ আয়ন দ্বারা বোমাবর্ষণ করা হয় এবং ক্ষয় বা ক্ষয় হয়, এইভাবে ইঞ্জিনের দক্ষতা এবং জীবন হ্রাস পায়। ক্ষয় কমাতে বেশ কয়েকটি কৌশল ব্যবহার করা হয়েছিল; সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য ছিল একটি ভিন্ন প্রণোদকের দিকে যাওয়া। 1960 এবং 1970-এর দশকে পরীক্ষার সময় পারদ বা সিজিয়াম পরমাণুগুলি প্রণোদক হিসাবে ব্যবহৃত হত, তবে এই প্রণোদকগুলি গ্রিডগুলিকে মেনে চলে এবং ক্ষয় করে। অন্যদিকে, জেনন পরমাণুগুলি অনেক কম ক্ষয়কারী এবং কার্যত সমস্ত আয়ন থ্রাস্টার প্রকারের জন্য পছন্দের প্রণোদক হয়ে ওঠে। নাসা 16,000 ঘন্টারও বেশি সময় ধরে (1.8 বছর) এন. এস. টি. এ. আর থ্রাস্টার এবং 48,000 ঘন্টারও বেশি সময় ধরে (5.5 বছর) পরবর্তী থ্রাস্টারের অবিচ্ছিন্ন ক্রিয়াকলাপ প্রদর্শন করেছে। এক্সট্রাকশন গ্রিড সিস্টেমে, গ্রিড জ্যামিতি এবং ব্যবহৃত উপকরণগুলিতে সামান্য পার্থক্য দেখা যায়। এটি গ্রিড ব্যবস্থার কার্যকরী জীবনকালের উপর প্রভাব ফেলতে পারে। নির্দিষ্ট ইমপালস ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আয়ন থ্রাস্টারগুলিও 30-100 kN·s/কেজি, বা 3,000 থেকে 10,000 সেকেন্ডের একটি নির্দিষ্ট ইমপালস অর্জন করেছে, যা বেশিরভাগ অন্যান্য আয়ন থ্রাস্টার প্রকারের তুলনায় ভাল। ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আয়ন থ্রাস্টারগুলি আয়নগুলিকে 100 কিমি/সেকেন্ডে পৌঁছানোর গতিতে ত্বরান্বিত করেছে। চারটি গ্রিডের সুবিধা 2006 সালের জানুয়ারিতে, ইউরোপীয় স্পেস এজেন্সি, অস্ট্রেলিয়ান ন্যাশনাল ইউনিভার্সিটির সাথে একত্রে, একটি উন্নত ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আয়ন ইঞ্জিন, ডুয়াল-স্টেজ 4-গ্রিড (ডিএস4জি)-এর সফল পরীক্ষার ঘোষণা দেয়, যা 210 কিমি/সেকেন্ডের নিষ্কাশন গতি দেখায়, যা পূর্বে প্রাপ্তির চেয়ে চারগুণ বেশি বলে জানা যায়, যা একটি নির্দিষ্ট প্রবণতার অনুমতি দেয় যা চারগুণ বেশি। প্রচলিত ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আয়ন থ্রাস্টারগুলিতে কেবল দুটি গ্রিড থাকে, একটি উচ্চ ভোল্টেজ এবং একটি নিম্ন ভোল্টেজ, যা আয়ন নিষ্কাশন এবং ত্বরণ উভয় কাজই সম্পাদন করে। যাইহোক, যখন এই গ্রিডগুলির মধ্যে চার্জ পার্থক্য প্রায় 5 কেভি পৌঁছায়, তখন চেম্বার থেকে নিষ্কাশিত কিছু কণা কম ভোল্টেজ গ্রিডের সাথে সংঘর্ষ করে, এটি ক্ষয় করে এবং ইঞ্জিনের দীর্ঘায়ুতে আপস করে। এই সীমাবদ্ধতা সফলভাবে বাইপাস করা হয় যখন দুই জোড়া গ্রিড ব্যবহার করা হয়। প্রথম জোড়া উচ্চ ভোল্টেজে কাজ করে, তাদের মধ্যে প্রায় 3 কেভি ভোল্টেজের পার্থক্য থাকে; এই গ্রিড জোড়া গ্যাস চেম্বার থেকে চার্জযুক্ত প্রণোদক কণা উত্তোলনের জন্য দায়ী। দ্বিতীয় জোড়া, কম ভোল্টেজে কাজ করে, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র সরবরাহ করে যা কণাগুলিকে বাইরের দিকে ত্বরান্বিত করে, চাপ তৈরি করে। নতুন ইঞ্জিনের অন্যান্য সুবিধার মধ্যে রয়েছে আরও কমপ্যাক্ট ডিজাইন, যা এটিকে উচ্চতর থ্রাস্ট পর্যন্ত স্কেল করার অনুমতি দেয় এবং 3 ডিগ্রির একটি সংকীর্ণ, কম ডাইভারজেন্ট নিষ্কাশন প্লুম, যা পূর্বের তুলনায় পাঁচগুণ সংকীর্ণ বলে জানা যায়। এটি থ্রাস্ট ভেক্টরের দিকে ছোটখাটো অনিশ্চয়তার কারণে মহাকাশযানের অভিযোজন সংশোধন করার জন্য প্রয়োজনীয় প্রপেল্যান্টকে হ্রাস করে। আরও দেখুন প্লাজমা (পদার্থবিজ্ঞান) নিবন্ধগুলির তালিকা বৈদ্যুতিকভাবে চালিত মহাকাশযান প্রপালশন হল-এফেক্ট থ্রাস্টার আয়ন থ্রাস্টার, এইচইটি ইত্যাদির সাথে তুলনা টেবিল রয়েছে দ্বৈত-পর্যায় 4-গ্রিড আরও পড়া আয়োডিন বৈদ্যুতিক প্রপালশন সিস্টেমের কক্ষপথে প্রদর্শন প্রকৃতি 2021 কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে এমন নকশার বিশদ বিবরণ অন্তর্ভুক্ত করে বহিরাগত লিঙ্ক অ্যারোজেট (রেডমন্ড, ওয়াশিংটন মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র)-গ্রিডেড আয়ন থ্রাস্টার বিক্রেতা এন. এস. টি. এ. আর আয়ন ইঞ্জিন প্রযুক্তি আয়ন প্রপালশন সিস্টেম (পিডিএফ) বৈদ্যুতিক থ্রাস্টার সিস্টেম (পিডিএফ) হাইপেপ ই. এস. এ এবং এ. এন. ইউ স্পেস প্রপালশন ব্রেকথ্রু ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মোটর প্লাজমা প্রযুক্তি এবং অ্যাপ্লিকেশন আয়ন ইঞ্জিন