내연기관의 발달사

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온도는 약 2800℃, 최대 가동 시간은 약 1시간 20분(65년 당시의 수치)이고 작동방식은 핵분열 원자로(원자력 발전소랑 같음) 핵융합 원자로(태양과 같은 원리), 방사선 동위원자로(방사선 동위원소를 분해하면서 생산되는 방사선의 열에너지를 이용)의 3가지 방식이 있다. 현재까지의 연구를 보면 미국과 러시아를 주축으로 로켓용으로 연구하고 있으며, 아직까지는 핵분열 원자로만 실험되었다. 연료로는 연료는 U235를 사용하면 추진제로는 액체산소를 사용하며 최고출력은 약 150만 kW이다. 실용화 하는데 문제점으로는 원자로의 엄청난 온도를 견딜 가벼우면서도 강력한 소재의 개발, 엔진의 내구성 향상(현재는 약2시간정도 사용할수 있음), 엔진의 경량화, 완벽한 안전 장치의 장착, 액체수소를 대신 새로운 간편한 추진제 개발(액체수소의 온도는 -190℃, 수소를 사용하는 이유는 수소의 폭발성이 아니라 가장가벼운 원소이기때문이다.), 자유로운 출력조절 장치의 개발등이 과제로 남아있다.
(5) 이온엔진
이온 엔진의 기원은 1906년 고다드 박사의 첫 생각에서부터 시작되었다. 이온 엔진의 특성으로는 출력이 대단히 크고, 분출 가스의 속도가 무지무지 높으며, 장치의 무게가 무겁다. 따라서 큰 출력은 상쇄되어 버린다. 현재까지의 기술로는 분출 가스량의 한계가 있어서 약 1.5kg 정도이다. 이온 엔진의 원리는 고속의 이온 입자를 분출하여 이의 반작용으로 전진하며, 일반적으로는 알칼리계 금속인 새슘(Cs)를 사용 하는데 그 이유는 세슘은 상대적으로 낮은 온도에서 녹는다. 녹은 세슘을 분무기를 이용하여 백금 망에 뿌린다. 세슘은 백금망을 통과하면서 전자를 하나 잃는다. 세슘의 원자 모형을 보면 맨 마지막 껍질에 전자가 하나 있다. 백금망을 통해 마지막 겁질의 전자 하나를 잃고 이온화 되어 Cs 1+ 가 된다. 이때 로켓의 노즐에서 강력한 (-) 전기장을 발생시키고 세슘 이온으로 전기장 쪽으로 고속으로 빨려 들어간다. ( + → -) 전기장을 통과하면서 이온은 계속 가속되어 엄청난 가속도를 갖은채로 노즐을 통해 분사된다. 현재는 이론적으로 대기권 내에서는 사용이 불가능하며 우주정거장에서의 로켓 발사나 인고위성의 자세 제어등에 사용하고 있다. 순간 실효 출력은 적지만 꾸준한 가속력 덕분에 이론적으로는 최대 500000km/h 라는 어마어마한 속도를 낼 수 있다. 그리고 비추력은 원자력 엔진보다 좀더 큰 5000~2000초 정도이다.

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