Plazemski motorji: zgodovina, vrste, izkušnje

Za dolgotrajno delo v vesolju je treba uporabiti zanesljive električne pogonske motorje s plazemskim pretokom približno sto pet metrov na sekundo in več. Plazemski motorji so se začeli aktivno razvijati sredi prejšnjega stoletja. In danes se to delo nadaljuje.

Začetek raziskave

Naši predniki so že davno želeli leteti v vesolje. Plin se že dolgo časa aktivno proučuje s pomočjo električnega praznjenja. Postavili smo jo v stekleno posodo z elektrodami. Potem, ko je bil tlak spuščen, so se pojavili žarki, ki so izhajali iz katode, kar je bilo dejansko, kot je bilo kasneje ugotovljeno, pretok elektronov.

Leta 1886 pa je bilo ugotovljeno, da so med izdelavo lukenj na katodi v nasprotni smeri od njih raztegnili druge žarke - ionizirane atome plinov. Toda potem seveda niso vedeli, da jih bodo uporabljali za pridobitev reaktivni potisk.

V Sovjetski zvezi so bili v laboratorijih fizikalne in tehnične SOS razviti ionski in plazemski motorji, ki so jih uporabljali v vesoljskih plovilih. Delo se je začelo v petdesetih letih 20. stoletja. Ugotovljene so bile dve vrsti naprav:

• erozijski motor (impulz);
• stacionarni plazemski motor (brez pulza).

Te dve vrsti uporabljamo do danes.

Erozija in mirujoče

Plazemski motor, ki je znan danes, deluje zaradi reaktivne sile plazemskega curka iz šobe. Sama plazma je nastala z električnim praznjenjem. Za preprostejše vir energije motor je izbran pulzni način (erozijski plazemski motor). Vir energije je kondenzator, kapacitivnost ki je 0,5 μF, napetost pa je 10 kV. Njegovo polnjenje poteka od transformatorja z diode in uporom.

S pomočjo takšnih naprav se oblikujejo majhne in natančne impulzne smeri, ki jih ni mogoče pridobiti z delovanjem drugih vrst raketnih motorjev. Uspešni impulzni plazemski motorji so bili opravljeni leta 1964 na vesoljski postaji "Zond-2".

SPD je različica pospeševalnika na razširjenem območju in z zaprtim odvodom elektronov. Takšne naprave lahko delujejo že dolgo časa. Dva motorja na ksenonu sta se prvič začela leta 1972 na sovjetskem "Meteorju".

Načelo delovanja: prototip

Dejavnost naprave je naslednja. Napetost kondenzatorja je reža med kolektorjem, ki vodi tok in elektrodami izpustne komore. Ko napetost doseže vrednost razčlenitve, se v motorni komori pojavi električni izpust. Zrak se ogreva na deset tisoč enot in pridobi plazemsko stanje. Tlak se močno poveča, plin plazme pa z veliko hitrostjo pobegne iz šobe.

Raketa, ki je priključena na motor, prejema reaktivno silo iz curka. Za izvedbo mehke rotacije je projektil pritrjen s krogličnim ležajem in uravnotežen z balansiranjem.

Najbolj zapleten elektrouznom je zbiralnik, ki napaja tok. Reže med elektrodama ne smejo biti več kot pol milimetra. Potem se moč prenosa iz kondenzatorja skoraj ne izgubi, in ko se raketa začne vrteti, ne bo nastalo nobeno dodatno trenje.

Raketa in celotna plazma raketni motor lahko imajo različne velikosti, vendar pa je treba spoštovati moč vira in velikost kondenzatorja. Za izračun osnovnih enot in oblike rakete je priročno uporabiti vezje po izračunu s pomočjo posebnih formul.

Eksperimentalne vrednosti po zgledu

Na primer vnaprej določeno napetostjo v šestih tisoč vatih in kapacitivnosti 0,5 * 10 (-6) f dobljene kot rezultat izračunov sproščene energije v komori je enako 5,4 J In, če je temperaturna razlika bo 10000K, volumen komore to bo enaka za pol kubični centimeter.

Nato bodo elementi električne sheme:

• transformator 220 * 5000V, z močjo 200 vatov;
• uporna žica, ki ima moč 100 vatov.

Ta model ima delovno napetost več kot tisoč voltov, zato morate pri delu z njim upoštevati vsa potrebna varnostna pravila.

Varnostna pravila za izkušnje

1. Upravlja ena oseba. Drugi lahko stojijo na razdalji enega metra od naprave.
2. Vse operacije in dotikanje naprave z rokami se lahko opravi le, če je odklopljen iz napajanja, po tem, ko počaka vsaj minuto. Potem bo kondenzator izpraznjen.
3. Napajanje mora biti nameščeno v kovinskem ohišju, ki je zaprto na vseh straneh. Med delom je ozemljen z bakreno žico, katere premer mora biti najmanj en milimetra.

Plazemski motorji za prave rakete morajo imeti moč več tisočkrat več! Morda bodo tisti, ki bodo jutri izvajali eksperiment z majhnimi vzorci, morali odpreti nove priložnosti in lastnosti plazme.