문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 이온 엔진 (문단 편집) === 실용화 === 현재 실용화된 이온엔진의 용도로는 저궤도 인공위성의 위치유지(station keeping)용으로 쓰이고 있다. 통상 저궤도(LEO) 위성은 궤도가 200~ 2000km 가량인데 지구관측위성이나 통신위성이나 국제우주정거장 ISS 같은 위성은 고도가 낮은게 여러모로 유리하므로 300-500 km 에서 운행하는게 바람직하다. 하지만 500km 이하에서는 고공에 미세하게 남아있는 대기성분의 저항으로 속도가 느려져 인공위성의 수명이 크게 짧아지기 때문에 보통은 1000 km 이상의 궤도에서 운행한다. 그런데 이런 저궤도위성에 공기저항으로 떨어지는 속도를 보충하는데 이온엔진은 가장 적합한 가속수단이다. 앞으로 위성 인터넷 등 500 km 정도의 낮은 고도를 가진 저궤도 통신위성이 대량으로 실용화되면 이의 위치유지와 수명연장을 위한 추진기로 이온엔진은 가장 유력한 수단이 될 것이다. 특히 위성 인터넷 사업용 통신위성은 500 km 정도로 고도가 낮으면 그만큼 전파 왕복지연이 짧아져 15 msec 정도로 지상인터넷에 버금가는 지연시간을 가질 수 있다. 또 지상과 가까우므로 그만큼 송신전력도 절약할 수 있고 (고도가 1/2이 되면 송수신 전력은 1/4로 축소 가능) 송신장치나 안테나도 축소되고 전력소모도 줄어들어 전력을 공급하는 태양전지도 축소할 수 있으므로 여러면에서 위성체의 무게를 줄일 수 있고 또 고도가 낮아서 위치에너지도 적어서 발사 비용을 낮출 수 있다. 그래서 수 kg 정도의 이온 엔진이나 수십 kg 정도의 이온엔진 연료의 무게등 추가되는 무게나 이온엔진에서 계속 소모하는 전력을 위한 태양전지 무게와 비용등을 감안하더라도 충분히 경제적이다. kg 당 인공위성 발사 비용이 점차 떨어질 수록 이러한 경제적 장점이 커질 것이다. 보통 1 제곱미터의 궤도 단면적을 가진 인공위성이 500 km 정도의 고도에서 공기저항을 이기고 고도를 계속 유지하려면 상시 20 mN 정도의 추력을 계속 가해야 한다. 이 정도는 소형의 이온엔진과 적은 연료로 충분히 실용화 할수 있는 수준이 된다. 실용화된 예로 2009 년에 발사된 ESA 의 지구중력장 탐사위성(GOCE Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) 은 무게가 1톤 가량이고 고도가 250 km 가량인데 무게 3 kg 정도의 20 mN 의 추력을 가진 이온엔진과 40 kg 의 [[제논(원소)|제논]](xenon) 추진체로 약 5년간 일정한 고도유지를 할 수 있었다. 수소나 헬륨 등 가벼운 기체를 이온엔진 추진체로 쓰면 분사속도가 빨라져 [[비추력]](specific impulse, 추진제 무게당 추진능력)이 높아지는 장점이 있지만 워낙 이온엔진의 비추력이 높아서 무거운 제논 등을 써서 비추력이 떨어져도 화학로켓보다는 10배 이상의 비추력을 낼 수 있다. 제논을 많이 쓰는 이유는 원자의 무게는 무거워 비중이 높아 저장이 편리하고 원자크기가 크고 외곽전자가 핵에서 멀어서 이온화에 들어가는 이온화 에너지가 적고 이온의 전하량이 커서 전기 에너지 대비 추력 효율이 좋다. 비중이 높으니 추진제 탱크 부피가 적어지는 장점도 있다. 다만 산출량이 적어 가격이 비싼게 (아르곤의 300배 이상) 흠이지만 인공위성 발사비용이 워낙 비싸 커버가 된다. [[스페이스X]]의 [[스타링크]] 위성들도 이온엔진을 쓰는데 비용을 줄이기 위해 비싼 제논 가스 대신 가격이 1/10 에 불과한 [[크립톤]] 가스를 쓴다. V2 위성에서는 [[아르곤]]으로 바꾸었다. ([[https://www.clien.net/service/board/news/17929872|스타링크 2세대 위성 사양 공개]] (클리앙), [[https://twitter.com/SpaceX/status/1629898794874687489|SpaceX 트위터 원문]]) 2013년 발사된 [[과학기술위성]] 3호에 제논 가스를 사용하는 이온 엔진이 탑재되었다. [[https://koreascience.kr/article/JAKO201023034058467.page|과학기술위성 3호 홀추력기 추진계 개발]] (한국항공우주학회지, [[https://doi.org/10.5139/JKSAS.2010.38.8.834|DOI:10.5139/JKSAS.2010.38.8.834]]) 2024년까지 미국의 [[아르테미스 계획]]에 따라 건설될 [[루나 게이트웨이|달 궤도 정거장]]의 추진체로 이온엔진이 사용될 예정이다. 그리고 고도 100 km 이하의 초저궤도에서 따로 추진제를 쓰지 않고 희박한 공기를 모아서 압축해 이를 이온엔진의 추진제로 쓰려는 연구도 있다. 이런 고도에는 극히 희박한 공기가 남아있어서 공기저항이 심해 인공위성의 수명이 아주 짧아서 통상적 위성에는 부적합하지만 그 희박한 공기를 모아서 압축해 이온엔진의 추진제로 써서 공기 저항을 극복하면 오히려 월등히 장기간의 수명을 가질 수 있다. 추진제가 필요없이 전기만으로 추진이 가능한 일종의 전기식 제트엔진. 초저궤도 운전이 절대 유리한 초정밀 광학정찰위성 같은 용도로 연구되고 있다. 지상과의 거리가 일반정찰위성의 1/4 이므로 위성의 크기나 무게가 수십분의 1로 줄어든다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기