Motoarele cu plasmă: istorie, tipuri, experiență

Pentru termen lung operațiune în spațiu ar trebui să fie utilizate motoare electrorocket fiabile cu viteza de evacuare a plasmei aproximativ cinci sute de metri pe secundă și mai mult. Motoarele cu plasmă au început să se dezvolte în mod activ la mijlocul secolului trecut. Și astăzi această lucrare continuă.

Începerea cercetării

Strămoșii noștri au vrut să zboare în spațiu. Gazul a fost studiat activ pentru o lungă perioadă de timp prin intermediul unei descărcări electrice. A fost plasat într-un recipient de sticlă cu electrozi. Apoi, când presiunea a apărut razele care provin de la catod, care, de fapt, așa cum a descoperit mai târziu a fost un flux de electroni.

Și în 1886 sa descoperit că, în timp ce făcea găuri în catod, în direcția opusă lor se întindea alte raze - atomi ionizați de gaze. Dar, atunci, desigur, nu știau că vor fi obișnuiți să obțină reactiv.

În timpul Uniunii Sovietice, motoarele cu ioni și plasme au fost dezvoltate în laboratoarele SOS fizice și tehnice pentru a aplica aceste tehnologii în nave spațiale. Munca a început în anii cincizeci ai secolului al XX-lea. Au fost descoperite două tipuri de dispozitive:

• motor de eroziune (impuls);
• motor staționar cu plasmă (non-puls).

Aceste două tipuri sunt folosite până în prezent.

Eroziune și staționare

Motorul cu plasmă, cunoscut astăzi, funcționează datorită forței reactive a jetului de plasmă din duza. Plasma însăși este formată din descărcarea electrică. Pentru un simplu sursă de energie motorul este selectat în modul puls (motor cu plasmă erozională). Sursa de energie este condensator, capacitate care este de 0,5 μF, iar tensiunea este de 10 kV. Încărcarea se produce de la transformator cu diode și un rezistor.

Cu ajutorul unor astfel de dispozitive se formează forțe pulsante mici și precise, care nu pot fi obținute prin operarea altor tipuri de motoare de rachetă. Testele de succes pe motoarele cu plasmă cu puls au avut loc în 1964 la stația spațială "Zond-2".

SPD este o variantă a acceleratorului într-o zonă extinsă și cu o deviație închisă de electroni. Astfel de dispozitive sunt capabile să lucreze pentru o perioadă lungă de timp. Două motoare pe xenon au fost lansate pentru prima dată în 1972 la bordul "Meteor" sovietic.

Principiul de funcționare: prototip

Funcționarea instalației este după cum urmează. Tensiunea pentru condensator este diferența dintre colectorul care conduce curentul și electrozii camerei de descărcare. Când tensiunea atinge valoarea defectării, apare o descărcare electrică în camera motorului. Aerul este încălzit la zece mii de unități și dobândește o stare de plasmă. Presiunea crește brusc și jetul de plasmă scapă din duza cu viteză mare.

Racheta, care este conectată la motor, primește forța reactivă de la jet. Pentru a implementa rotația moale, racheta este atașată de un rulment cu bile și contrabalansată prin echilibrare.

Cel mai complicat elektrouznom este colectorul, alimentând curentul. Decalajul dintre electrozi nu trebuie să fie mai mare de jumătate de milimetru. Apoi, puterea de transmisie de la condensator nu este aproape pierdută și nu se va forma fricțiune suplimentară atunci când racheta începe să se rotească.

Racheta însăși și întreaga plasmă rachetă pot avea dimensiuni diferite, cu toate acestea, trebuie respectată puterea sursei și mărimea condensatorului. Pentru a calcula unitățile de bază și proiectarea rachetei, este convenabil să folosiți circuitul după calculul prin formule speciale.

Valori experimentale prin exemplu

La un exemplu de tensiune predeterminată în șase mii de wați și capacitate de 0,5 * 10 (-6) f obținute în urma calculelor energiei eliberate în camera este egal cu 5,4 J. Și dacă diferența de temperatură va fi 10000K, volumul camerei va fi egal cu o jumătate de centimetru cub.

Apoi, elementele schemei electrice vor fi:

• transformator 220 * 5000V, cu o putere de 200 wați;
• rezistor, având o putere de 100 wați.

Acest model are o tensiune de funcționare mai mare de o mie de volți și, prin urmare, trebuie să fiți foarte atent atunci când lucrați cu acesta și să respectați toate regulile de siguranță necesare.

Reguli de siguranță pentru această experiență

1. Rulează o persoană. Alții pot sta în depărtare la o distanță de un metru de dispozitiv.
2. Toate operațiunile și atingerea instalației cu mâinile se pot face numai dacă sunt deconectate de la sursa de alimentare, după ce au așteptat cel puțin un minut după aceea. Apoi, condensatorul va fi descărcat.
3. Alimentarea cu energie electrică trebuie să fie amplasată într-o carcasă metalică care este închisă pe toate laturile. Când se lucrează, este legat la pământ cu ajutorul unui fir de cupru, al cărui diametru trebuie să fie de cel puțin un milimetru și jumătate.

Motoarele cu plasmă pentru rachete reale trebuie să aibă o putere de câteva mii de ori mai mult! Poate că aceia care efectuează acum experimente cu eșantioane mici, mâine, vor trebui să deschidă noi oportunități și proprietăți ale plasmei.