Para sa pangmatagalang trabaho sa kalawakan, dapat gamitin ang maaasahang mga electric rocket engine na may plasma flow velocity ng order na isang daan at limang metro bawat segundo o higit pa. Ang mga plasma engine ay nagsimulang aktibong binuo sa kalagitnaan ng huling siglo. At ngayon ay nagpapatuloy ang gawaing ito.
Simulan ang pananaliksik
Matagal nang gustong lumipad ng ating mga ninuno sa kalawakan. Sa loob ng mahabang panahon, ang gas ay aktibong pinag-aralan gamit ang isang electric discharge. Ito ay inilagay sa isang lalagyan ng salamin na may mga electrodes. Pagkatapos, nang nabawasan ang presyon, lumitaw ang mga sinag na nagmumula sa katod, na sa katunayan, gaya ng nalaman sa kalaunan, ay isang stream ng mga electron.
At noong 1886 ay natuklasan na, habang gumagawa ng mga butas sa cathode, ang iba pang mga sinag, ang mga ionized na atom ng mga gas, ay nakaunat sa tapat na direksyon mula sa kanila. Pero siyempre, wala silang ideya na gagamitin sila para makakuha ng jet thrust.
Sa panahon ng Unyong Sobyet, ang mga thruster ng ion at plasma ay binuo sa mga laboratoryo ng Physics and Technology SOAN upang ilapat ang mga teknolohiyang ito sa mga sasakyan para sa paglipad sa kalawakan. Nagsimula ang trabaho noong 1950sikadalawampung siglo. Dalawang uri ng mga device ang nabuksan:
- erosive engine (impulse);
- nakatigil na plasma thruster (hindi pumipintig).
Ang dalawang uri na ito ang ginagamit hanggang ngayon.
Nakakaguho at nakatigil
Ang plasma engine na kilala ngayon ay gumagana dahil sa reaktibong puwersa ng plasma jet mula sa nozzle. Ang plasma mismo ay nabuo sa pamamagitan ng isang electric discharge. Para sa isang mas simpleng mapagkukunan ng kapangyarihan ng motor, isang pulsed mode (erosive plasma engine) ang napili. Ang mapagkukunan ng enerhiya ay isang kapasitor na may kapasidad na 0.5 microfarads at isang boltahe ng 10 kV. Ito ay sinisingil mula sa transpormer na may mga diode at isang risistor.
Sa tulong ng mga naturang device, nabubuo ang maliliit at tumpak na impulse thrust, na hindi makukuha sa pagpapatakbo ng iba pang mga uri ng rocket motors. Matagumpay na nasubok ang mga pulsed plasma thruster noong 1964 sa Zond-2 space station.
Ang SPD ay isang variant ng accelerator sa isang extended zone at may closed drift ng mga electron. Ang mga naturang device ay maaaring gumana nang mahabang panahon. Dalawang xenon engine ang unang inilunsad noong 1972 sakay ng Soviet Meteor.
Prinsipyo sa pagpapatakbo: prototype
Gumagana ang pag-install tulad ng sumusunod. Ang boltahe para sa kapasitor ay ang agwat sa pagitan ng kasalukuyang-conducting collector at ng mga electrodes ng discharge chamber. Kapag ang boltahe ay umabot sa halaga ng pagkasira, lumilitaw ang isang electric discharge sa silid ng makina. Pinainit ang hangin doonsampung libong mga yunit at nakakakuha ng estado ng plasma. Biglang tumataas ang presyon, at ang plasma jet ay umaagos palabas ng nozzle nang napakabilis.
Ang rocket, na konektado sa makina, ay tumatanggap ng jet power mula sa jet. Upang makamit ang isang malambot na pag-ikot, ang rocket ay nakakabit na may ball bearing at binabalanse ng isang counterweight.
Ang pinakakomplikadong electrical unit ay isang collector na nagsu-supply ng current. Ang mga puwang sa pagitan ng mga electrodes ay dapat na hindi hihigit sa kalahating milimetro. Pagkatapos ay halos walang mawawalan ng kuryente mula sa capacitor, at walang karagdagang friction na bubuo kapag nagsimulang umikot ang rocket.
Ang mismong rocket at ang buong plasma rocket engine ay maaaring magkaroon ng iba't ibang laki, ngunit ang kapangyarihan ng pinagmulan at ang laki ng capacitor ay dapat na tumugma. Upang kalkulahin ang mga pangunahing yunit at disenyo ng rocket, maginhawang gamitin ang scheme pagkatapos ng pagkalkula ng mga espesyal na formula.
Mga pang-eksperimentong halaga sa halimbawa
Sa halimbawa na may ibinigay na boltahe na anim na libong watts at isang kapasidad ng kapasitor na 0.510 (-6) f, bilang resulta ng mga kalkulasyon, ang enerhiya na inilabas sa silid ng makina ay 5.4 J. At kung 10000K ang pagkakaiba ng temperatura, magiging katumbas ng kalahating cubic centimeter ang volume ng chamber.
Kung gayon ang mga elemento ng electrical circuit ay magiging:
- transformer 2205000V, na may kapangyarihang 200 watts;
- resistor ng wire na may lakas na 100 watts.
Ang modelong ito ay may operating voltage na higit sa isang libong volts, at samakatuwid ay dapat namaging maingat kapag gumagawa nito at sundin ang lahat ng kinakailangang panuntunan sa kaligtasan.
Mga panuntunan sa kaligtasan para sa eksperimento
- Ang paglulunsad ay isinasagawa ng isang tao. Ang iba ay maaaring tumayo sa layo na isang metro mula sa device.
- Lahat ng operasyon at pagpindot sa unit sa pamamagitan ng kamay ay magagawa lang kung ito ay nadiskonekta sa power supply, pagkatapos maghintay ng hindi bababa sa isang minuto pagkatapos noon. Pagkatapos ang capacitor ay magkakaroon ng oras upang mag-discharge.
- Ang power supply ay dapat nasa isang metal case, sarado sa lahat ng panig. Sa panahon ng operasyon, ito ay pinagbabatayan sa pamamagitan ng isang tansong kawad, na ang diameter nito ay dapat na hindi bababa sa isa at kalahating milimetro.
Plasma thrusters para sa mga totoong rocket ay dapat na ilang libong beses na mas malakas! Marahil ang mga nagsasagawa ng mga eksperimento na may maliliit na sample ngayon ay makakatuklas ng mga bagong posibilidad at katangian ng plasma bukas.
