Za dugotrajan rad u svemiru treba koristiti pouzdane električne raketne motore sa brzinom strujanja plazme od stotinu i pet metara u sekundi ili više. Plazma motori počeli su se aktivno razvijati sredinom prošlog stoljeća. I danas se ovaj posao nastavlja.
Započni istraživanje
Naši preci su dugo željeli da lete u svemir. Dugo se plin aktivno proučava pomoću električnog pražnjenja. Stavlja se u staklenu posudu sa elektrodama. Zatim, kada je pritisak smanjen, pojavile su se zraci koji su izlazili iz katode, a koja je u stvari, kako se kasnije saznalo, bila struja elektrona.
A 1886. je otkriveno da su se, praveći rupe na katodi, druge zrake, jonizovani atomi gasova, protezali u suprotnom smeru od njih. Ali tada, naravno, nisu imali pojma da će se koristiti za postizanje mlaznog potiska.
U danima Sovjetskog Saveza, jonski i plazma potisnici su razvijeni u laboratorijama SOAN za fiziku i tehnologiju za primenu ovih tehnologija u vozilima za letove u svemir. Radovi su počeli 1950-ih godinadvadeseti vijek. Otvorene su dvije vrste uređaja:
- erozivni motor (impuls);
- stacionarni plazma potisnik (bez impulsa).
Upravo se ova dva tipa koriste do danas.
Erozivno i nepokretno
Plazma motor koji je danas poznat radi zahvaljujući reaktivnoj sili plazma mlaza iz mlaznice. Sama plazma nastaje pomoću električnog pražnjenja. Za jednostavniji izvor napajanja motora, odabran je pulsni način rada (erozivni plazma motor). Izvor energije je kondenzator kapaciteta 0,5 mikrofarada i napona 10 kV. Napaja se iz transformatora sa diodama i otpornikom.
Uz pomoć ovakvih uređaja formiraju se mali i precizni impulsni potisci, koji se ne mogu postići radom drugih tipova raketnih motora. Impulsni plazma potisnici su uspješno testirani 1964. na svemirskoj stanici Zond-2.
SPD je varijanta akceleratora u proširenoj zoni i sa zatvorenim driftom elektrona. Takvi uređaji mogu raditi dugo vremena. Dva ksenonska motora su prvi put lansirana 1972. godine na sovjetskom Meteoru.
Princip rada: prototip
Instalacija radi na sljedeći način. Napon za kondenzator je jaz između kolektora koji provode struju i elektroda komore za pražnjenje. Kada napon dostigne vrijednost proboja, u komori motora pojavljuje se električno pražnjenje. Vazduh se tamo zagrevadeset hiljada jedinica i dobija stanje plazme. Pritisak naglo raste, a mlaz plazme izbija iz mlaznice velikom brzinom.
Raketa, koja je povezana sa motorom, prima mlaznu snagu od mlaza. Da bi se postigla meka rotacija, raketa je pričvršćena kugličnim ležajem i balansirana je protivtegom.
Najsloženija električna jedinica je kolektor koji napaja struju. Razmaci između elektroda ne bi trebali biti veći od pola milimetra. Tada neće biti skoro nikakvog gubitka snage iz kondenzatora i neće biti dodatnog trenja kada se raketa počne okretati.
Sama raketa i cijeli plazma raketni motor mogu imati različite veličine, ali snaga izvora i veličina kondenzatora moraju biti usklađeni. Za izračunavanje osnovnih jedinica i dizajna rakete, zgodno je koristiti šemu nakon izračuna po posebnim formulama.
Eksperimentalne vrijednosti na primjeru
Na primeru sa datim naponom od šest hiljada vati i kapacitivnošću kondenzatora od 0,510 (-6) f, kao rezultat proračuna, energija koja se oslobađa u komori motora iznosi 5,4 J. I ako je temperaturna razlika 10000K, tada će zapremina komore biti jednaka pola kubnog centimetra.
Tada će elementi električnog kola biti:
- transformator 2205000V, snage 200 vati;
- žičani otpornik snage 100 vati.
Ovaj model ima radni napon veći od hiljadu volti, i stoga mora bitibudite veoma oprezni pri radu s njim i pridržavajte se svih potrebnih sigurnosnih pravila.
Sigurnosna pravila za eksperiment
- Lansiranje vrši jedna osoba. Ostali mogu stajati na udaljenosti od jednog metra od uređaja.
- Sve radnje i dodirivanje jedinice rukom mogu se obaviti samo ako je isključen iz napajanja, nakon što se nakon toga sačeka najmanje minut. Tada će kondenzator imati vremena da se isprazni.
- Napajanje mora biti smješteno u metalnom kućištu, zatvorenom sa svih strana. Tokom rada, uzemljen je bakarnom žicom čiji prečnik mora biti najmanje jedan i po milimetar.
Plazma potisnici za prave rakete moraju biti nekoliko hiljada puta moćniji! Možda će oni koji danas sprovode eksperimente sa malim uzorcima sutra otkriti nove mogućnosti i svojstva plazme.
