Za dolgotrajno delo v vesolju je treba uporabiti zanesljive električne raketne motorje s hitrostjo plazemskega toka reda sto pet metrov na sekundo ali več. Plazemski motorji so se začeli aktivno razvijati sredi prejšnjega stoletja. In danes se to delo nadaljuje.
Začnite raziskovati
Naši predniki so že dolgo želeli leteti v vesolje. Že dolgo se plin aktivno preučuje z uporabo električnega razelektritve. Postavljen je bil v stekleno posodo z elektrodami. Potem, ko se je tlak znižal, so se pojavili žarki, ki izhajajo iz katode, ki je pravzaprav, kot se je kasneje ugotovilo, tok elektronov.
In leta 1886 je bilo odkrito, da so se med izdelavo lukenj v katodi drugi žarki, ionizirani atomi plinov, raztezali v nasprotni smeri od njih. Potem pa seveda niso imeli pojma, da bodo uporabljeni za pridobivanje reaktivnega potiska.
V času Sovjetske zveze so bili v laboratorijih SOAN za fiziko in tehnologijo razviti ionski in plazemski potisniki za uporabo teh tehnologij v vozilih za vesoljske polete. Dela so se začela v petdesetih letih prejšnjega stoletjadvajseto stoletje. Odprti sta bili dve vrsti naprav:
- erozivni motor (impulz);
- stacionarni plazemski potisnik (brez impulznega).
Ti dve vrsti se uporabljata še danes.
Erozivno in nepremično
Plazemski motor, ki ga danes poznamo, deluje zaradi reaktivne sile plazemskega curka iz šobe. Sama plazma nastane s pomočjo električnega razelektritve. Za enostavnejši vir napajanja motorja je izbran impulzni način (erozivni plazemski motor). Vir energije je kondenzator s kapacitivnostjo 0,5 mikrofarada in napetostjo 10 kV. Napaja se iz transformatorja z diodami in uporom.
S pomočjo tovrstnih naprav se tvorijo majhni in natančni impulzni potiski, ki jih z delovanjem drugih vrst raketnih motorjev ni mogoče doseči. Impulzne plazemske potisnike so uspešno preizkusili leta 1964 na vesoljski postaji Zond-2.
SPD je različica pospeševalnika v razširjeni coni in z zaprtim odnašanjem elektronov. Takšne naprave lahko delujejo dlje časa. Dva ksenonska motorja sta bila prvič lansirana leta 1972 na krovu sovjetskega Meteorja.
Načelo delovanja: prototip
Namestitev deluje na naslednji način. Napetost za kondenzator je reža med tokovnim kolektorjem in elektrodami razelektritvene komore. Ko napetost doseže vrednost razčlenitve, se v komori motorja pojavi električna razelektritev. Zrak se tam segrejedeset tisoč enot in pridobi stanje plazme. Tlak se močno poveča in plazemski curek teče iz šobe z veliko hitrostjo.
Raketa, ki je povezana z motorjem, prejema reaktivno moč iz curka. Za dosego mehkega vrtenja je raketa pritrjena s krogličnim ležajem in uravnotežena s protiutežjo.
Najbolj zapletena električna enota je kolektor, ki napaja tok. Razmiki med elektrodami ne smejo biti večji od pol milimetra. Potem iz kondenzatorja skoraj ne bo izgube moči in ne bo nastalo nobenega dodatnega trenja, ko se raketa začne vrteti.
Raketa sama in celoten plazemski raketni motor imata lahko različne velikosti, vendar se morata moč vira in velikost kondenzatorja ujemati. Za izračun osnovnih enot in zasnove rakete je priročno uporabiti shemo po izračunu po posebnih formulah.
Poskusne vrednosti na primeru
Na primeru z dano napetostjo šest tisoč vatov in kapacitivnostjo kondenzatorja 0,510 (-6) f je kot rezultat izračunov energija, ki se sprosti v komori motorja, 5,4 J. In če je temperaturna razlika 10000K, bo prostornina komore enaka polovici kubičnega centimetra.
Takrat bodo elementi električnega tokokroga:
- transformator 2205000V, z močjo 200 vatov;
- žični upor z močjo 100 vatov.
Ta model ima delovno napetost več kot tisoč voltov in zato mora bitibodite zelo previdni pri delu z njim in upoštevajte vsa potrebna varnostna pravila.
Varnostna pravila za poskus
- Izstrelitev izvede ena oseba. Drugi lahko stojijo na razdalji enega metra od naprave.
- Vse operacije in ročno dotikanje enote je mogoče izvesti le, če je izključena iz električnega omrežja, po tem, ko počakate vsaj minuto. Potem se bo kondenzator imel čas, da se izprazni.
- Napajalnik mora biti nameščen v kovinskem ohišju, zaprtem z vseh strani. Med delovanjem je ozemljen z bakreno žico, katere premer mora biti najmanj en milimeter in pol.
Plazemski potisniki za prave rakete morajo biti nekaj tisočkrat močnejši! Morda bodo tisti, ki danes izvajajo poskuse z majhnimi vzorci, jutri odkrili nove možnosti in lastnosti plazme.
