Uzayda uzun süreli çalışma için saniyede yüz beş metre veya daha fazla plazma akış hızına sahip güvenilir elektrikli roket motorları kullanılmalıdır. Plazma motorları geçen yüzyılın ortalarında aktif olarak geliştirilmeye başlandı. Ve bugün bu çalışma devam ediyor.
Araştırmaya başlayın
Atalarımız uzun zamandır uzaya uçmak istiyorlardı. Uzun süredir gaz, elektrik deşarjı kullanılarak aktif olarak incelenmiştir. Elektrotlu cam bir kaba yerleştirildi. Daha sonra, basınç düşürüldüğünde, katottan yayılan ışınlar ortaya çıktı, bunlar aslında daha sonra anlaşıldığı gibi bir elektron akışıydı.
Ve 1886'da, diğer ışınların, iyonize gaz atomlarının katotta delikler açarken onlardan zıt yönde gerildiği keşfedildi. Ama tabii o zaman, jet itiş gücü elde etmek için kullanılacakları hakkında hiçbir fikirleri yoktu.
Sovyetler Birliği günlerinde, bu teknolojileri uzay uçuşu için araçlarda uygulamak için Fizik ve Teknoloji SOAN laboratuvarlarında iyon ve plazma iticileri geliştirildi. 1950'lerde başlayan çalışmalaryirminci yüzyıl. İki tür cihaz açıldı:
- aşındırıcı motor (dürtü);
- sabit plazma itici (darbeli olmayan).
Bugüne kadar kullanılan bu iki tiptir.
Aşındırıcı ve sabit
Bugün bilinen plazma motoru, memeden gelen plazma jetinin reaktif kuvveti sayesinde çalışır. Plazmanın kendisi bir elektrik boşalması yoluyla oluşturulur. Daha basit bir motor güç kaynağı için darbeli bir mod (aşındırıcı plazma motoru) seçilir. Enerji kaynağı, 0,5 mikrofarad kapasitansı ve 10 kV voltajı olan bir kapasitördür. Diyot ve direnç ile transformatörden şarj edilir.
Bu tür cihazların yardımıyla, diğer roket motorlarının çalışmasıyla elde edilemeyen küçük ve hassas darbeli itmeler oluşturulur. Darbeli plazma iticileri 1964 yılında Zond-2 uzay istasyonunda başarıyla test edildi.
SPD, genişletilmiş bir bölgedeki ve kapalı elektron kayması olan bir hızlandırıcının bir çeşididir. Bu tür cihazlar uzun süre çalışabilir. İki xenon motor ilk olarak 1972'de Sovyet Meteor'da piyasaya sürüldü.
Çalışma prensibi: prototip
Kurulum şu şekilde çalışır. Kondansatörün voltajı, akım ileten toplayıcı ile deşarj odasının elektrotları arasındaki boşluktur. Voltaj arıza değerine ulaştığında, motor bölmesinde bir elektrik boşalması meydana gelir. Oradaki hava ısıtılıron bin birim ve bir plazma durumu kazanır. Basınç keskin bir şekilde artar ve plazma jeti memeden büyük bir hızla dışarı akar.
Motora bağlı olan roket, jet gücünü jetten alır. Yumuşak bir dönüş elde etmek için rokete bir bilyeli yatak takılır ve bir karşı ağırlık ile dengelenir.
En karmaşık elektrik birimi, akım sağlayan bir kollektördür. Elektrotlar arasındaki boşluklar yarım milimetreden fazla olmamalıdır. O zaman kapasitörden neredeyse hiç güç kaybı olmayacak ve roket dönmeye başladığında ek sürtünme oluşmayacaktır.
Roketin kendisi ve tüm plazma roket motorunun boyutları farklı olabilir, ancak kaynağın gücü ile kapasitörün boyutu uyumlu olmalıdır. Temel birimleri ve roket tasarımını hesaplamak için özel formüllerle hesaplama yapıldıktan sonra şemayı kullanmak uygundur.
Örnek üzerinde deneysel değerler
Altı bin watt voltaj ve 0,510 (-6) f kapasitör kapasitansı verilen örnekte, hesaplamalar sonucunda motor bölmesinde açığa çıkan enerji 5,4 J'dir. Ve sıcaklık farkı 10000K ise, odanın hacmi yarım santimetreküpe eşit olacaktır.
O zaman elektrik devresinin elemanları:
- Transformer 2205000V, 200 watt güce sahip;
- 100 watt gücünde tel direnç.
Bu modelin çalışma voltajı bin volttan fazladır ve bu nedenleonunla çalışırken çok dikkatli olun ve gerekli tüm güvenlik kurallarına uyun.
Deney için güvenlik kuralları
- Fırlatma bir kişi tarafından gerçekleştirilir. Diğerleri cihazdan bir metre uzaklıkta durabilir.
- Ünitenin tüm işlemleri ve elle dokunması ancak en az bir dakika bekledikten sonra güç kaynağından bağlantısı kesildiğinde yapılabilir. O zaman kapasitörün boşalması için zamanı olacaktır.
- Güç kaynağı, her tarafı kapalı, metal bir kasaya yerleştirilmelidir. Çalışma sırasında, çapı en az bir buçuk milimetre olması gereken bir bakır tel vasıtasıyla topraklanır.
Gerçek roketler için plazma iticileri birkaç bin kat daha güçlü olmalı! Belki bugün küçük örneklerle deneyler yapanlar yarın plazmanın yeni olanaklarını ve özelliklerini keşfedeceklerdir.
