Voor langdurig werk in de ruimte,Er worden betrouwbare elektrische raketmotoren gebruikt met een plasma-uitstroomsnelheid in de orde van grootte van honderdvijf meter per seconde en meer. Plasmamotoren begonnen actief te worden ontwikkeld in het midden van de vorige eeuw. En vandaag gaat dit werk verder.
Onderzoek start
Onze voorouders wilden al heel lang de ruimte in vliegen.Gas wordt lange tijd actief onderzocht met behulp van een elektrische ontlading. Het werd in een glazen container met elektroden geplaatst. Toen, met een afname van de druk, verschenen er stralen die uit de kathode kwamen, wat in feite, zoals later werd ontdekt, een stroom elektronen was.
En in 1886 werd ontdekt dat het doengaten in de kathode, in de tegenovergestelde richting van hen andere stralen uitgerekt - geïoniseerde atomen van gassen. Maar toen hadden ze natuurlijk geen idee dat ze zouden worden gebruikt om jetstuwkracht te verkrijgen.
Tijdens de Sovjet-Unie in laboratoriafysiek en technisch SOAN ontwikkelde ionen- en plasmamotoren om deze technologieën in ruimtevaartuigen toe te passen. Het werk begon in de jaren vijftig van de twintigste eeuw. Er zijn twee soorten apparaten ontdekt:
- erosiemotor (impuls);
- stationaire plasmamotor (niet-puls).
Het zijn deze twee soorten die tot op de dag van vandaag worden gebruikt.
Erosief en stationair
Plasma-engine die tegenwoordig bekend isfunctioneert door de reactiekracht van de plasmastraal uit het mondstuk. Het plasma zelf wordt gevormd door middel van een elektrische ontlading. Voor een eenvoudigere motorvoeding wordt de pulserende modus (erosieplasma-thruster) geselecteerd. Een condensator fungeert als een energiebron, waarvan de capaciteit 0,5 μF is en de spanning 10 kV. Het wordt opgeladen via een transformator met diodes en een weerstand.
Met behulp van dergelijke apparaten, klein enprecieze stuwkracht, die niet kan worden verkregen met andere soorten raketmotoren. Gepulste plasma-stuwraketten werden in 1964 met succes getest in het Zond-2 ruimtestation.
SPT is een variant van het gaspedaal op een verlengdezone en met een gesloten drift van elektronen. Dergelijke apparaten kunnen gedurende een lange periode werken. Twee xenon-motoren werden voor het eerst gelanceerd in 1972 aan boord van de Sovjet Meteor.
Werkingsprincipe: prototype
De installatie werkt als volgt.De spanning voor de condensator is de opening tussen de stroomvoerende collector en de elektroden van de ontladingskamer. Wanneer de spanning de doorslagwaarde bereikt, verschijnt er een elektrische ontlading in de motorkamer. De lucht daar verwarmt tot tienduizend eenheden en krijgt een plasmastatus. De druk stijgt sterk en een straal plasma stroomt met een enorme snelheid uit het mondstuk.
De raket, die is verbonden met de motor, ontvangt de jetkracht van de jet. Voor een soepele rotatie is de raket bevestigd met een kogellager en gebalanceerd dankzij een contragewicht.
De meest complexe elektrische montage is de collector,voedingsstroom. De afstand tussen de elektroden mag niet meer dan een halve millimeter bedragen. Dan gaat er bijna geen vermogen verloren bij de transmissie van de condensator en wordt er geen extra wrijving gegenereerd wanneer de raket begint te draaien.
De raket zelf en de hele plasma-raketmotorkan van verschillende grootte zijn, maar de overeenkomst tussen het vermogen van de bron en de grootte van de condensator moet in acht worden genomen. Om de basiseenheden en het ontwerp van de raket te berekenen, is het handig om het schema te gebruiken nadat het is berekend met behulp van speciale formules.
Ervaren waarden door voorbeeld
Bijvoorbeeld met een gegeven spanning van zesduizendWatt en capaciteit van de condensator 0,5 * 10 (-6) f, als resultaat van berekeningen zal de energie die vrijkomt in de motorkamer 5,4 J zijn.En als het temperatuurverschil 10000 K is, dan is het volume van de kamer gelijk tot een halve kubieke centimeter.
Dan worden de elementen van het elektrische circuit:
- transformator 220 * 5000V, met een vermogen van 200 watt;
- draadgewonden weerstand met een vermogen van 100 watt.
Dit model heeft een bedrijfsspanning van meer dan duizend volt, en daarom moet u heel voorzichtig zijn wanneer u ermee werkt en alle noodzakelijke veiligheidsregels volgen.
Veiligheidsregels tijdens het experiment
- De lancering wordt uitgevoerd door één persoon. Anderen kunnen op een afstand van maximaal één meter van het instrument staan.
- Alle bewerkingen en het aanraken van het apparaat met uw handen zijn alleen mogelijk als het is losgekoppeld van de stroomvoorziening, na minimaal een minuut wachten. Dan heeft de condensator tijd om te ontladen.
- De stroomvoorziening moet zich in de koffer bevindenvan metaal, aan alle kanten gesloten. Tijdens bedrijf is het geaard door middel van een koperdraad waarvan de diameter minimaal anderhalve millimeter moet zijn.
Plasma-motoren voor echte raketten moetenhebben een capaciteit van duizenden keren meer! Misschien zullen degenen die vandaag experimenten met kleine monsters uitvoeren, morgen nieuwe mogelijkheden en eigenschappen van plasma moeten ontdekken.
