Gridded ion thruster

gridded ion thruster는 현재 가장 많이 쓰이는 이온 엔진 종류 중 하나임.

Gridded ion thruster는 수은이나 세슘, 제논같은 추진체에 전자를 부딫혀서 플라즈마로 만든 다음 추진체를 +와 -를 띠는 두 개의 망으로 가속시킴. 대단한 원리는 아니고 그냥 망 사이에 큰 전압을 걸어줘서 가속시키는 거임.

추진체에 부딫히게 할 고속 전자는 계속 바뀌는 자기장을 걸어주거나 마이크로파를 가해주면 생김. 이미 이온화가 된 세슘 이온과 전자가 부딫혀서 중성화되지 않게 자기장으로 전자들을 벽 쪽으로 처리해주면 됨. 

첫 번째 격자는 +극 격자이고 두번째 격자는 -극 격자인데 이온이 +극 격자에 들어가서 -격자 방향으로 가속되고, -격자가 전자가 빠져나가는 걸 막아줌. 격자의 가속된 이온이 격자를 거쳐서 밖으로 나오면 밖에서 전자로 중성화를 시켜줘서 우주선이 -전하로 대전되는 것과 이온이 다시 빨려들어가는 걸 막아줌.

 

전체적인 작동 원리는 입자가속기와 비슷함.

DS4G 같은 이온 엔진은 210km/s의 배기 속력을 낼 수 있음.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Dual-Stage_4-Grid

Dual-Stage 4-Grid - Wikipedia

가장 많이 쓰이는 이온엔진 방식이고 던이나 딥 스페이스 1에 쓰이는 NSTAR엔진이나 베피콜롬보 탐사선에 쓰이는 T6추진기가 유명함.

단점은 추력이 낮을 수 밖에 없는 구조를 가진다는 거임. 추진체를 많이 공급하면 그만큼 입자 전체의 속력이 떨어지기 때문에 더 많은 전력을 공급해야 추력을 올릴 수 있음. 그런데 전력을 더 공급한다고 해도 두 가속 격자 사이에서 방전이 발생할 정도로 전압을 올릴 수 없고, 추진체를 증가시킨다고 해도 추진체 이온 간의 반발력이 작용해서 추력이 떨어질 수 있음.