Ilgam darbui erdvėjenaudojami patikimi elektriniai varikliai, kurių plazmos išleidimo greitis yra maždaug šimtas penkių metrų per sekundę ar daugiau. Plazminiai varikliai pradėjo aktyviai vystytis praėjusio amžiaus viduryje. Ir šiandien šis darbas tęsiasi.
Tyrimo pradžia
Erdvėje mūsų protėviai jau seniai norėjo skristi.Dujos jau seniai aktyviai tiriamos naudojant elektrinį iškrovimą. Jis buvo patalpintas į stiklinį indą su elektrodais. Tada, sumažėjus slėgiui, pasirodė katodo spinduliai, kurie, tiesą sakant, kaip buvo nustatyta vėliau, buvo elektronų srautas.
1886 m. Buvo nustatyta, kad tai daromaskylės katode, priešinga kryptimi nuo jų ištempė kitus spindulius - jonizuotų dujų atomus. Bet tada, žinoma, jie nežinojo, kad jie bus naudojami reaktyviniam traukimui.
Во времена Советского Союза в лабораториях Fizika ir technologijos SOAN sukūrė jonų ir plazmos variklius, kad šios technologijos būtų taikomos kosminių skrydžių transporto priemonėse. Darbas prasidėjo XX a. Penktajame dešimtmetyje. Buvo atrasti dviejų tipų įrenginiai:
- erozijos variklis (impulsas);
- stacionarus plazminis variklis (nepulsinis).
Būtent šie du tipai yra naudojami iki šiol.
Erozinis ir stacionarus
Plazmos variklis, kuris yra žinomas šiandienveikia dėl plazmos srovės reaktyviosios jėgos iš purkštuko. Pati plazma susidaro elektros iškrovos būdu. Norint paprastesnio variklio maitinimo, pasirenkamas impulsinis režimas (erozijos plazmos traukiklis). Kondensatorius veikia kaip energijos šaltinis, kurio talpa yra 0,5 μF, o įtampa - 10 kV. Jis įkraunamas iš transformatoriaus su diodais ir rezistoriumi.
Tokių prietaisų pagalba maži irtiksli impulsinė trauka, kurios negalima pasiekti naudojant kitų tipų raketų variklius. Impulsiniai plazmos traukikliai buvo sėkmingai išbandyti 1964 m. Zond-2 kosminėje stotyje.
SPT yra pailginto akceleratoriaus variantaszonoje ir su uždara elektronų dreifu. Tokie prietaisai gali veikti ilgą laiką. Du ksenoniniai varikliai pirmą kartą buvo paleisti 1972 m. Sovietų meteorete.
Veikimo principas: prototipas
Diegimas veikia taip. Kondensatoriaus įtampa yra tarpas tarp srovę praleidžiančio kolektoriaus ir išleidimo kameros elektrodų. Kai įtampa pasiekia gedimo vertę, variklio kameroje atsiranda elektros iškrova. Oras ten sušyla iki dešimties tūkstančių vienetų ir įgyja plazmos būseną. Slėgis staigiai pakyla, ir milžinišku greičiu iš purkštuko išteka plazmos srovė.
Raketa, sujungta su varikliu, gauna reaktyvinę jėgą iš srovės. Kad sklandžiai suktųsi, raketa pritvirtinta rutuliniu guoliu ir yra subalansuota atsvaros dėka.
Sudėtingiausias elektros mazgas yra kolektorius,tiekimo srovė. Tarpai tarp elektrodų turi būti ne didesni kaip pusė milimetro. Tada perduodant iš kondensatoriaus beveik neprarandama jokia energija, o raketai pradėjus suktis, nesusidaro papildoma trintis.
Pati raketa ir visas plazminis raketos variklisgali būti skirtingo dydžio, tačiau reikia stebėti šaltinio galios ir kondensatoriaus dydžio atitikimą. Norint apskaičiuoti pagrindinius raketos vienetus ir konstrukciją, patogu naudoti schemą po skaičiavimo naudojant specialias formules.
Patirtos vertybės pavyzdžiu
Pavyzdžiui, esant tam tikrai šešių tūkstančių įtampaiKondensatoriaus vatas ir talpa 0,5 * 10 (-6) f, atlikus skaičiavimus, variklio kameroje išsiskirianti energija bus 5,4 J. O jei temperatūros skirtumas yra 10 000 K, tada kameros tūris bus lygus pusei kubinio centimetro.
Tada elektros grandinės elementai taps:
- transformatorius 220 * 5000 V, kurio galia 200 vatų;
- vielinis suvyniotas rezistorius, kurio galia 100 vatų.
Šio modelio darbinė įtampa yra didesnė nei tūkstantis voltų, todėl dirbdami su juo turite būti labai atsargūs ir laikytis visų būtinų saugos taisyklių.
Saugos taisyklės eksperimento metu
- Paleidimą vykdo vienas asmuo. Kiti gali stovėti iki vieno metro atstumu nuo instrumento.
- Visas operacijas ir paliesti įrenginį rankomis galima tik atjungus jį nuo maitinimo šaltinio, palaukus bent minutę po to. Tada kondensatorius turės laiko iškrauti.
- Maitinimo šaltinis turi būti įrengtas gaubtepagamintas iš metalo, uždarytas iš visų pusių. Eksploatacijos metu jis įžeminamas varine viela, kurios skersmuo turi būti bent pusantro milimetro.
Tikrų raketų plazminiai varikliai turituri kelis tūkstančius kartų daugiau talpos! Gal tie, kurie šiandien atlieka eksperimentus su mažais mėginiais, rytoj turės atrasti naujas plazmos galimybes ir savybes.
