Pentru munca pe termen lung în spațiu,sunt utilizate motoare de rachetă electrice fiabile, cu o viteză de ieșire a plasmei de ordinul a o sută cinci metri pe secundă și mai mult. Motoarele cu plasmă au început să fie dezvoltate activ la mijlocul secolului trecut. Și astăzi această muncă continuă.
Începutul cercetării
Strămoșii noștri își doreau de mult să zboare în spațiu.Multă vreme, gazul a fost studiat în mod activ folosind o descărcare electrică. A fost pus într-un recipient de sticlă cu electrozi. Apoi, odată cu scăderea presiunii, au apărut raze emanate din catod, care de fapt, după cum s-a aflat mai târziu, era un flux de electroni.
Și în 1886 s-a descoperit că facegăuri în catod, în sens opus față de ele alte raze întinse - atomi ionizați de gaze. Dar apoi, desigur, nu aveau idee că vor fi folosiți pentru a obține tracțiunea jetului.
În timpul Uniunii Sovietice în laboratoarefizice și tehnice SOAN a dezvoltat propulsoare cu ioni și plasmă pentru a aplica aceste tehnologii în navele spațiale. Lucrarea a început în anii cincizeci ai secolului al XX-lea. Au fost descoperite două tipuri de dispozitive:
- motor de eroziune (impuls);
- propulsor de plasmă staționar (non-puls).
Aceste două tipuri sunt folosite până astăzi.
Eroziv și staționar
Motorul cu plasmă care este cunoscut astăzifuncţionează datorită forţei reactive a jetului de plasmă din duză. Plasma în sine este formată prin intermediul unei descărcări electrice. Pentru o sursă de alimentare mai simplă a motorului, este selectat modul de impuls (impulsor cu plasmă de eroziune). Un condensator acționează ca o sursă de energie, a cărei capacitate este de 0,5 μF și tensiunea este de 10 kV. Se incarca de la un transformator cu diode si un rezistor.
Cu ajutorul unor astfel de dispozitive, mici șiimpuls precis de impingere care nu poate fi obtinut cu alte tipuri de motoare rachete. Propulsoarele cu plasmă pulsată au fost testate cu succes în 1964 la stația spațială Zond-2.
SPT este o variantă a acceleratorului pe un prelungitzonă și cu o deriva închisă de electroni. Astfel de dispozitive sunt capabile să funcționeze pentru o perioadă lungă de timp. Două motoare cu xenon au fost lansate pentru prima dată în 1972 la bordul sovieticului Meteor.
Principiul de funcționare: prototip
Instalarea funcționează după cum urmează.Tensiunea pentru un condensator este decalajul dintre colectorul purtător de curent și electrozii camerei de descărcare. Când tensiunea atinge valoarea de avarie, în camera motorului apare o descărcare electrică. Aerul de acolo se încălzește până la zece mii de unități și capătă o stare de plasmă. Presiunea crește brusc și un jet de plasmă curge din duză cu o viteză extraordinară.
Racheta, care este conectată la motor, primește forța jetului de la jet. Pentru o rotire lină, racheta este atașată cu un rulment cu bile și este echilibrată datorită unei contragreutăți.
Cel mai complex ansamblu electric este colectorul,curent de alimentare. Intervalele dintre electrozi nu trebuie să depășească o jumătate de milimetru. Atunci aproape nicio putere nu se pierde în transmisia de la condensator și nu va fi generată nicio frecare suplimentară atunci când racheta începe să se rotească.
Racheta în sine și întregul motor al rachetei cu plasmăpot fi de dimensiuni diferite, cu toate acestea, trebuie respectată corespondența dintre puterea sursei și dimensiunea condensatorului. Pentru a calcula unitățile de bază și proiectarea rachetei, este convenabil să folosiți schema după calcularea utilizând formule speciale.
Valori experimentate prin exemplu
De exemplu, cu o tensiune dată de șase miiWatt și capacitatea condensatorului 0,5 * 10 (-6) f, ca rezultat al calculelor, energia eliberată în camera motorului va fi de 5,4 J. Și dacă diferența de temperatură este de 10.000K, atunci volumul camerei va fi egal cu o jumătate de centimetru cub.
Atunci elementele circuitului electric vor deveni:
- transformator 220 * 5000V, avand o putere de 200 wati;
- un rezistor bobinat cu o putere de 100 wați.
Acest model are o tensiune de funcționare de peste o mie de volți și, prin urmare, trebuie să fiți foarte atenți când lucrați cu el și să respectați toate regulile de siguranță necesare.
Reguli de siguranță în timpul experimentului
- Lansarea este efectuată de o singură persoană. Alții pot sta la o distanță de până la un metru de instrument.
- Toate operațiunile și atingerea unității cu mâinile pot fi efectuate numai dacă aceasta este deconectată de la sursa de alimentare, după ce ați așteptat cel puțin un minut după aceea. Apoi condensatorul va avea timp să se descarce.
- Sursa de alimentare trebuie să fie amplasată în carcasădin metal, inchis pe toate laturile. În timpul funcționării, acesta este împământat cu ajutorul unui fir de cupru, al cărui diametru trebuie să fie de cel puțin un milimetru și jumătate.
Motoarele cu plasmă pentru rachete adevărate trebuieau o capacitate de câteva mii de ori mai mare! Poate că cei care efectuează astăzi experimente cu mostre mici vor trebui să descopere mâine noi posibilități și proprietăți ale plasmei.
