Untuk kerja jangka panjang di angkasa lepas, enjin roket elektrik yang boleh dipercayai dengan halaju aliran plasma dalam urutan seratus lima meter sesaat atau lebih harus digunakan. Enjin plasma mula dibangunkan secara aktif pada pertengahan abad yang lalu. Dan hari ini kerja ini diteruskan.
Mulakan penyelidikan
Nenek moyang kita sudah lama ingin terbang ke angkasa. Untuk masa yang lama, gas telah dikaji secara aktif menggunakan nyahcas elektrik. Ia diletakkan di dalam bekas kaca dengan elektrod. Kemudian, apabila tekanan dikurangkan, sinar yang terpancar dari katod muncul, yang sebenarnya, seperti yang diketahui kemudian, adalah aliran elektron.
Dan pada tahun 1886 didapati bahawa, semasa membuat lubang di katod, sinar lain, atom terion gas, meregang ke arah yang bertentangan dari mereka. Tetapi, sudah tentu, mereka tidak tahu bahawa mereka akan digunakan untuk mendapatkan tujahan jet.
Pada zaman Soviet Union, pendorong ion dan plasma telah dibangunkan di makmal Fizik dan Teknologi SOAN untuk mengaplikasikan teknologi ini dalam kenderaan untuk penerbangan angkasa lepas. Kerja bermula pada tahun 1950-anabad kedua puluh. Dua jenis peranti telah dibuka:
- enjin terhakis (impuls);
- pendorong plasma pegun (tidak berdenyut).
Dua jenis inilah yang digunakan sehingga hari ini.
Menghakis dan pegun
Enjin plasma yang dikenali hari ini beroperasi disebabkan oleh daya reaktif jet plasma daripada muncung. Plasma itu sendiri terbentuk melalui pelepasan elektrik. Untuk sumber kuasa motor yang lebih ringkas, mod berdenyut (enjin plasma erosi) dipilih. Sumber tenaga ialah kapasitor dengan kapasitansi 0.5 mikrofarad dan voltan 10 kV. Ia dicas daripada pengubah dengan diod dan perintang.
Dengan bantuan peranti sedemikian, tujahan impuls yang kecil dan tepat terbentuk, yang tidak boleh diperolehi dengan pengendalian jenis motor roket yang lain. Pendorong plasma berdenyut berjaya diuji pada tahun 1964 di stesen angkasa Zond-2.
SPD ialah varian pemecut dalam zon lanjutan dan dengan hanyutan tertutup elektron. Peranti sedemikian boleh berfungsi untuk jangka masa yang lama. Dua enjin xenon pertama kali dilancarkan pada tahun 1972 di atas Meteor Soviet.
Prinsip operasi: prototaip
Pemasangan berfungsi seperti berikut. Voltan untuk kapasitor ialah jurang antara pengumpul pengalir arus dan elektrod kebuk nyahcas. Apabila voltan mencapai nilai kerosakan, nyahcas elektrik muncul di dalam ruang enjin. Udara di sana dipanaskansepuluh ribu unit dan memperoleh keadaan plasma. Tekanan meningkat secara mendadak, dan jet plasma mengalir keluar dari muncung dengan kelajuan yang hebat.
Roket, yang disambungkan ke enjin, menerima kuasa jet daripada jet. Untuk mencapai putaran lembut, roket dipasang dengan galas bebola dan diimbangi dengan pemberat pengimbang.
Unit elektrik yang paling kompleks ialah pengumpul yang membekalkan arus. Jurang antara elektrod hendaklah tidak lebih daripada setengah milimeter. Kemudian hampir tiada kehilangan kuasa daripada kapasitor dan tiada geseran tambahan akan dijana apabila roket mula berputar.
Roket itu sendiri dan keseluruhan enjin roket plasma boleh mempunyai saiz yang berbeza, tetapi kuasa sumber dan saiz kapasitor mesti dipadankan. Untuk mengira unit asas dan reka bentuk roket, adalah mudah untuk menggunakan skema selepas pengiraan dengan formula khas.
Nilai eksperimen pada contoh
Pada contoh dengan voltan tertentu enam ribu watt dan kapasitansi kapasitor 0.510 (-6) f, sebagai hasil pengiraan, tenaga yang dilepaskan dalam ruang enjin ialah 5.4 J. Dan jika perbezaan suhu ialah 10000K, maka isipadu ruang akan sama dengan setengah sentimeter padu.
Maka elemen litar elektrik ialah:
- transformer 2205000V, mempunyai kuasa 200 watt;
- perintang wayar dengan kuasa 100 watt.
Model ini mempunyai voltan operasi lebih daripada seribu volt, dan oleh itu mestilahberhati-hati semasa bekerja dengannya dan patuhi semua peraturan keselamatan yang diperlukan.
Peraturan keselamatan untuk percubaan
- Pelancaran dijalankan oleh seorang. Orang lain mungkin berdiri pada jarak satu meter dari peranti.
- Semua operasi dan sentuhan unit dengan tangan hanya boleh dilakukan jika ia diputuskan daripada bekalan kuasa, selepas menunggu sekurang-kurangnya seminit selepas itu. Kemudian kapasitor akan mempunyai masa untuk dinyahcas.
- Bekalan kuasa mesti diletakkan dalam bekas logam, ditutup pada semua sisi. Semasa operasi, ia dibumikan menggunakan wayar kuprum, diameternya mestilah sekurang-kurangnya satu setengah milimeter.
Pendorong plasma untuk roket sebenar mestilah beberapa ribu kali lebih kuat! Mungkin mereka yang menjalankan eksperimen dengan sampel kecil hari ini akan menemui kemungkinan dan sifat baharu plasma esok.
