ในยานสำรวจอวกาศที่ออกแบบมาให้เดินทางไกลมาก ๆ อย่างเช่นไปดาวพฤหัส ดาวเสาร์ จะใช้เครื่องยนต์ประเภทหนึ่งเรียกว่าเครื่องยนต์ ION …. Ion Thruster engine ซึ่งเริ่มผลิตใช้กันจริงจังตั้งแต่ยุค 80 แล้วครับ
หลักการพื้นฐานก็คือ Ion Thruster engine สร้างแรงขับเคลื่อนให้กับยานอวกาศโดยใช้ไฟฟ้าในการทำให้ก๊าซมวลอะตอมสูงเช่น Xenon แตกตัวเป็น “ION” (เป็นที่มาของชื่อเครื่องยนต์ไอออน) การที่ใช้ Xenon นี้เพราะ Xenon มีน้ำหนักอะตอมสูงซึ่งช่วยให้เครื่องยนต์สร้างโมเมนตัมและแรงขับกฎข้อที่สามของนิวตันได้สูงกว่าแก้สชนิดอื่น
หลักการทำงานของมันก็คือ
🛑 Xenon ถูกสูบเข้าไปใน chamber และถูกพุ่งชนด้วยอิเล็กตรอน การชนกันนี้จะ “เตะ” อิเล็กตรอนออกจากอะตอมที่เป็นกลางของ Xenon ทำให้ก๊าซ Xenon กลายเป็นพลาสมาที่มีประจุบวก …. เรียกว่า “ION”
🛑 Xenon ION ที่มีประจุบวกจะถูกดึงด้วยแรงทางไฟฟ้าจากขั้วตรงข้ามกันของประจุไฟฟ้าในตะแกรง 2 ชั้น ทำให้ ION พุ่งออกจากท้ายเครื่องยนต์ด้วยความเร็วสูงมากถึงประมาณ 30 ถึง 40 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งตามกฎข้อที่ 3 ของนิวตันโมเมนตัมนี้ก็จะมากพอสมควร
🛑 แก้ส Xenon ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงจะมีความสิ้นเปลืองน้อยมาก ทำให้เครื่องยนต์ประเภทนี้สามารถใช้ในยานอวกาศได้นานหลายปี
เครื่องยนต์ ION ชนิดใหม่ที่ทาง NASA ออกมาประกาศความสำเร็จในการพัฒนาก็ใช้ธาตุ “ลิเธียม” แทนแก้ส Xenon และน่าจะมีการปรับปรุงส่วนประกอบอื่นอีกเยอะด้วย แต่โดยหลักการแล้วก็เหมือนกับเครื่องยนต์ ION thrust ดั้งเดิมครับ
