Pro dlouhodobou práci ve vesmírupoužívají se spolehlivé elektrické raketové motory s rychlostí odtoku plazmy řádově sto pět metrů za sekundu a více. Plazmové motory se začaly aktivně vyvíjet již v polovině minulého století. A dnes tato práce pokračuje.
Zahájení výzkumu
Naši předkové už dlouho chtěli letět do vesmíru.Plyn byl dlouho aktivně studován pomocí elektrického výboje. Bylo umístěno do skleněné nádoby s elektrodami. Poté se s poklesem tlaku objevily paprsky vycházející z katody, což ve skutečnosti, jak bylo později zjištěno, byl proud elektronů.
A v roce 1886 se zjistilo, že to děládíry v katodě, v opačném směru od nich, táhly další paprsky - ionizované atomy plynů. Ale pak samozřejmě netušili, že budou použity k získání tryskového tahu.
Během Sovětského svazu v laboratoříchfyzický a technický SOAN vyvinul iontové a plazmové trysky pro použití těchto technologií v kosmických lodích. Práce začaly v padesátých letech dvacátého století. Byly objeveny dva typy zařízení:
- erozní motor (impuls);
- stacionární plazmový propeler (ne pulzní).
Právě tyto dva typy se používají dodnes.
Erozivní a stacionární
Plazmový motor, který je dnes známýfunkce v důsledku reaktivní síly plazmového paprsku z trysky. Samotná plazma je tvořena elektrickým výbojem. Pro jednodušší napájení motoru je zvolen pulzní režim (erozní plazmový propeler). Kondenzátor funguje jako zdroj energie, jehož kapacita je 0,5 μF a napětí je 10 kV. Nabíjí se z transformátoru s diodami a odporem.
S pomocí takových zařízení, malých apřesný impulzní tah, který nelze dosáhnout u jiných typů raketových motorů. Pulzní plazmové trysky byly úspěšně testovány v roce 1964 na vesmírné stanici Zond-2.
SPT je varianta akcelerátoru na prodlouženézóna a s uzavřeným driftem elektronů. Taková zařízení jsou schopna provozu po dlouhou dobu. Dva xenonové motory byly poprvé vypuštěny v roce 1972 na palubu sovětského meteoru.
Princip fungování: prototyp
Instalace funguje následovně.Napětí pro kondenzátor je mezera mezi kolektorem nesoucím proud a elektrodami výbojové komory. Když napětí dosáhne hodnoty průrazu, objeví se v motorové komoře elektrický výboj. Vzduch tam ohřívá až deset tisíc jednotek a získává stav plazmy. Tlak prudce stoupá a z trysky vytéká ohromnou rychlostí proud plazmy.
Raketa, která je spojena s motorem, přijímá proudovou sílu z paprsku. Pro plynulé otáčení je raketa připevněna kuličkovým ložiskem a je vyvážena díky protizávaží.
Nejsložitější elektrickou sestavou je kolektor,napájecí proud. Mezery mezi elektrodami by neměly být větší než půl milimetru. Pak se při přenosu z kondenzátoru neztratí téměř žádná energie a při zahájení otáčení rakety nevznikne žádné další tření.
Samotná raketa a celý plazmový raketový motormohou mít různé velikosti, je však třeba dodržovat korespondenci mezi výkonem zdroje a velikostí kondenzátoru. Pro výpočet základních jednotek a konstrukce rakety je vhodné použít schéma po výpočtu pomocí speciálních vzorců.
Zkušené hodnoty příkladem
Například s daným napětím šest tisícWatt a kapacita kondenzátoru 0,5 * 10 (-6) f, v důsledku výpočtů bude energie uvolněná v motorové komoře 5,4 J. A pokud je teplotní rozdíl 10 000 K, pak bude objem komory se rovná půl kubickému centimetru.
Pak se prvky elektrického obvodu stanou:
- transformátor 220 * 5000 V, s výkonem 200 wattů;
- drátový rezistor s výkonem 100 wattů.
Tento model má provozní napětí více než tisíc voltů, a proto při práci s ním musíte být velmi opatrní a dodržovat všechna nezbytná bezpečnostní pravidla.
Bezpečnostní pravidla během experimentu
- Vypuštění provádí jedna osoba. Ostatní mohou stát ve vzdálenosti až jednoho metru od přístroje.
- Veškeré operace a dotýkání se rukama rukama lze provést pouze v případě, že je odpojen od zdroje napájení, a to po uplynutí alespoň jedné minuty. Pak bude mít kondenzátor čas na vybití.
- Napájecí zdroj musí být umístěn v pouzdřevyrobené z kovu, uzavřené ze všech stran. Během provozu je uzemněn pomocí měděného drátu, jehož průměr musí být nejméně jeden a půl milimetru.
Plazmové motory pro skutečné rakety musímít kapacitu několik tisíckrát více! Možná ti, kdo dnes provádějí experimenty s malými vzorky, budou muset zítra objevit nové možnosti a vlastnosti plazmy.