Để làm việc lâu dài trong không gian, nên sử dụng động cơ tên lửa điện đáng tin cậy với vận tốc dòng plasma từ một trăm lẻ năm mét / giây trở lên. Động cơ Plasma bắt đầu được phát triển tích cực vào giữa thế kỷ trước. Và hôm nay công việc này vẫn tiếp tục.
Bắt đầu nghiên cứu
Tổ tiên của chúng ta từ lâu đã muốn bay vào vũ trụ. Trong một thời gian dài, chất khí đã được nghiên cứu tích cực bằng cách sử dụng phóng điện. Nó được đặt trong một hộp thủy tinh với các điện cực. Sau đó, khi áp suất giảm, các tia phát ra từ catốt xuất hiện, mà thực tế, như sau này người ta phát hiện ra, là một dòng electron.
Và vào năm 1886, người ta phát hiện ra rằng, trong khi tạo ra các lỗ trống trên catốt, các tia khác, nguyên tử ion của chất khí, kéo dài theo hướng ngược lại với chúng. Nhưng sau đó, tất nhiên, họ không biết rằng chúng sẽ được sử dụng để có được lực đẩy phản lực.
Vào thời Liên Xô, máy đẩy ion và plasma đã được phát triển trong các phòng thí nghiệm của SOAN Vật lý và Công nghệ để áp dụng những công nghệ này trong các phương tiện bay vào vũ trụ. Công việc bắt đầu vào những năm 1950thế kỷ XX. Hai loại thiết bị đã được mở:
- động cơ ăn mòn (xung động);
- bộ đẩy plasma tĩnh (không xung).
Đó là hai loại này được sử dụng cho đến ngày nay.
Ăn mòn và tĩnh tại
Động cơ plasma được biết đến ngày nay hoạt động nhờ phản lực của tia plasma từ vòi phun. Bản thân plasma được hình thành bằng cách phóng điện. Đối với nguồn động cơ đơn giản hơn, chế độ xung (động cơ plasma ăn mòn) được chọn. Nguồn năng lượng là tụ điện có điện dung 0,5 micromet và hiệu điện thế 10 kV. Nó được sạc từ máy biến áp với điốt và một điện trở.
Với sự trợ giúp của các thiết bị này, lực đẩy xung lực nhỏ và chính xác được hình thành, không thể có được khi vận hành các loại động cơ tên lửa khác. Máy đẩy plasma xung đã được thử nghiệm thành công vào năm 1964 trên trạm vũ trụ Zond-2.
SPD là một biến thể của máy gia tốc trong một vùng mở rộng và có sự chuyển động khép kín của các electron. Những thiết bị như vậy có thể hoạt động trong một thời gian dài. Hai động cơ xenon được ra mắt lần đầu tiên vào năm 1972 trên tàu Sao băng của Liên Xô.
Nguyên tắc hoạt động: nguyên mẫu
Việc cài đặt hoạt động như sau. Điện áp cho tụ điện là khe hở giữa bộ góp dẫn dòng và các điện cực của buồng phóng điện. Khi điện áp đạt đến giá trị đánh thủng thì trong buồng máy xuất hiện hiện tượng phóng điện. Không khí ở đó được làm nóng đểmười nghìn đơn vị và có được trạng thái plasma. Áp suất tăng mạnh và tia plasma chảy ra khỏi vòi phun với tốc độ lớn.
Tên lửa, được kết nối với động cơ, nhận năng lượng phản lực từ máy bay phản lực. Để đạt được chuyển động quay mềm, tên lửa được gắn với một ổ bi và được cân bằng bởi một đối trọng.
Đơn vị điện phức tạp nhất là một bộ thu cung cấp dòng điện. Khoảng cách giữa các điện cực không được quá nửa milimét. Sau đó, hầu như không có tổn thất điện năng từ tụ điện và không có thêm ma sát nào được tạo ra khi tên lửa bắt đầu quay.
Bản thân tên lửa và toàn bộ động cơ tên lửa plasma có thể có kích thước khác nhau, nhưng sức mạnh của nguồn và kích thước của tụ điện phải phù hợp với nhau. Để tính toán các đơn vị cơ bản và thiết kế tên lửa, thật tiện lợi khi sử dụng sơ đồ sau khi tính toán bằng các công thức đặc biệt.
Giá trị thử nghiệm trên ví dụ
Trên ví dụ với điện áp cho trước là 6.000 watt và điện dung của tụ điện là 0,510 (-6) f, theo kết quả tính toán, năng lượng được giải phóng trong buồng động cơ là 5,4 J. Và nếu chênh lệch nhiệt độ là 10000K, thì thể tích của buồng sẽ bằng nửa centimet khối.
Khi đó các phần tử của mạch điện sẽ là:
- biến áp 2205000V, có công suất 200 watt;
- điện trở dây có công suất 100 watt.
Mô hình này có điện áp hoạt động hơn một nghìn vôn, và do đó phảirất cẩn thận khi làm việc với nó và tuân thủ tất cả các quy tắc an toàn cần thiết.
Quy tắc an toàn cho thử nghiệm
- Việc ra mắt được thực hiện bởi một người. Những người khác có thể đứng cách thiết bị một mét.
- Chỉ có thể thực hiện tất cả các thao tác và chạm vào thiết bị bằng tay nếu nó được ngắt kết nối với nguồn điện, sau khi đợi ít nhất một phút sau đó. Sau đó, tụ điện sẽ có thời gian để phóng điện.
- Nguồn điện phải được đặt trong hộp kim loại, đóng ở tất cả các mặt. Trong quá trình hoạt động, nó được nối đất bằng dây đồng, đường kính của dây này ít nhất phải là một milimet rưỡi.
Động cơ đẩy plasma cho tên lửa thực phải mạnh hơn gấp mấy nghìn lần! Có thể những người tiến hành thí nghiệm với các mẫu nhỏ ngày hôm nay sẽ khám phá ra những khả năng và đặc tính mới của plasma vào ngày mai.
