رانشگرها
رانشگرها (Thrusters) نوعی از سیستم های پیشرانش فضایی هستند که با تامین نیروی پیشران مدنظر در حرکت ماهواره، افزایش ارتفاع مدار، اصطلاح وضعیت ماهواره، قرار دادن ماهواره در مدار، تغییر فاز ماهواره، تصحیحات مداری و خروج ماهواره از مدار در انتهای ماموریت نقش به سزایی دارند. رانشگرها به دو دستۀ شیمیایی و الکتریکی طبقه بندی می‌شوند. در سال ۱۹۶۴، برای اولین بار از یک رانشگر الکتریکی از نوع پالس پلاسما در ماهواره Zond-2 استفاده شد که نتیجه مطلوبی در ماموریت کنترل وضعیت سه محوره این ماهواره داشت. از رانشگر پالس پلاسما در ماهواره فجر-۲ در سال ۱۳۹۱ نیز استفاده شد.از آن زمان تا کنون، استفاده از رانشگرهای الکتریکی در صنعت هوافضا بسیار متداول شده است.
رانشگرهای الکتریکی را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:
۱-رانشگرهای الکترومغناطیسی (Electromagnetic Thrusters)
۲-رانشگرهای الکترواستاتیک (Electrostatic Thrusters)
۳-رانشگرهای الکتروگرمایی (Electrothermal Thrusters)
رانشگرهای الکترومغناطیسی، شامل رانشگرهای پالس پلاسما (Pulsed Plasma Thrusters-PPT) و رانشگرهای مگنتو پلاسما دینامیک(Magneto Plasma Dynamic-MPD) هستند. رانشگرهای پالس پلاسما به عنوان ساده‌ترین نوع رانشگر شناخته می‌شوند. سوخت مورد استفاده در این نوع رانشگر غالبا سوختی جامد مانند تفلون می‌باشد که توسط گرما و قوس الکتریکی، پلاسما تولید می‌کند و پلاسمای تولید شده نیروی پیشران را تأمین می‌کند. در رانشگرهای مگنتوپلاسما دینامیک، گاز پلاسمای درون رانشگر توسط نیروی لورنتس شتاب می‌گیرد و با خروج از رانشگر، نیروی پیشران مورد نیاز را تأمین می‌کند؛ از این رو به این دسته از رانشگرها، شتابدهنده نیروی لورنتس نیز می‌گویند.
رانشگر مگنتو پلاسما دینامیک
رانشگر پالس پلاسما
رانشگرهای الکترواستاتیک، شامل رانشگرهای یونی (Ion Thrusters)، رانشگرهای اثر هال (Hall Effect Thrusters) و رانشگرهای الکترواسپری (ElectroSpray Thrusters) هستند. اساس کار رانشگرهای یونی، شتابدهی یون‌ها به منظور تأمین نیروی پیشران لازم است. رانشگر اثر هال نیز با همین شیوه کار می‌کند اما تفاوت آن در نحوه شتابدهی و یونیزاسیون پلاسماست. در این نوع رانشگر طبق اثر هال الکترون‌ها دارای یک سرعت سوق وابسته به اندازه میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی می‌شوند و طی حرکت خود، گاز پلاسما رو یونیزه کرده و با خروج پلاسما از رانشگر نیروی پیشران فراهم شده و ماهواره حرکت می‌کند. رانشگرهای الکترواسپری (رانشگرهای کلوئیدی) با شتاب دادن قطرات باردار مایع توسط میدان الکتریکی، نیروی پیشران را تولید می کنند. این نوع رانشگرها برای تولید نیروی پیشران از مرتبه میکرونیوتن مناسب هستند.
رانشگر یونی
رانشگر هال
رانشگر الکترواسپری
ساز و کار رانشگرهای الکتروگرمایی شامل رزیستوجت‌ها (Resistojets) و آرکجت‌ها (Arcjets) به این صورت است که توسط ایجاد قوس الکتریکی، پلاسمای درون رانشگر را گرم کرده و به نیروی پیشران مورد نظر می‌رسند. این رانشگرها نسبت به رانشگرهای یونی، بازدهی کم‌تری دارند و اغلب برای ماهواره‌هایی که نیاز به نیروی پیشران کم دارند، استفاده می‌شوند.
رانشگر رزیستوجت
رانشگر آرکجت
Space X
شرکت SpaceX در ماموریت های پرتاب سری ماهواره های StarLink در سال ۲۰۱۹ از رانشگر اثر هال استفاده کرد.
NASA
شرکت ناسا در ماموریت Gravity Probe B (GP-B) که به منظور آزمایش نظریه نسبیت عام انیشتین در سال ۲۰۰۴ انجام شد، از رانشگر پالس پلاسما به جهت کنترل وضعیت ماهواره استفاده کرد.
در ماموریت ST-5 در سال ۲۰۰۶ از رانشگر پالس پلاسما استفاده شد.
در ماموریت DAWN که در سال ۲۰۰۷ انجام شد، ناسا از سه رانشگر هال با سوخت گاز زنون به عنوان سیستم پیشرانش اصلی استفاده کرد.
از رانشگر الکترواسپری در ماموریت های EDSN در سال ۲۰۱۸، ISARA در سال ۲۰۱۸، GPIM در سال ۲۰۱۹ استفاده شد. همچنین ناسا قصد دارد در پرتاب Luna Flashlight در سال ۲۰۲۴ نیز از این رانشگر استفاده کند.
OneWeb
شرکت OneWeb طی سال‌های ۲۰۱۹ الی ۲۰۲۱، در پرتاب حدود ۱۱۰ ماهواره از رانشگر های هال و رانشگرهای یونی استفاده کرده است.
European Space Agency
آژانس فضایی اروپا در پرتاب ماهواره Sentinel-6 Michael Freilich در سال ۲۰۲۰ از رانشگر آرکجت استفاده کرد.
در ماموریت GOCE سال ۲۰۰۹ از ۴ رانشگر هال استفاده شد.
در ماموریت SMART-1 در سال ۲۰۰۳ از رانشگر هال برای دور شدن تدریجی از زمین و رسیدن به ماه استفاده شد.
در پروژه PROBA-3 سال ۲۰۲۱ از رزیستوجت‌ها استفاده شد.