Ғарышта ұзақ жұмыс істеу үшін плазма ағынының жылдамдығы секундына жүз бес метр немесе одан да көп болатын сенімді зымыран электр қозғалтқыштарын пайдалану керек. Плазмалық қозғалтқыштар өткен ғасырдың ортасында белсенді түрде дами бастады. Бүгінде бұл жұмыс жалғасуда.
Зерттеуді бастау
Ата-бабаларымыз ежелден ғарышқа ұшқысы келген. Ұзақ уақыт бойы газ электр разрядын қолдану арқылы белсенді түрде зерттелді. Ол электродтары бар шыны ыдысқа орналастырылды. Содан кейін қысым төмендеген кезде катодтан шығатын сәулелер пайда болды, бұл шын мәнінде, кейінірек анықталғандай, электрондар ағыны болды.
Ал 1886 жылы катодта тесіктер жасағанда басқа сәулелер, газдардың иондалған атомдары оларға қарама-қарсы бағытта созылатыны анықталды. Бірақ кейін, әрине, олар реактивті соққы алу үшін қолданылатынын білмеген.
Кеңес Одағы кезінде SOAN физика-технологиялық зертханаларында бұл технологияларды ғарыштық ұшуға арналған көліктерде қолдану үшін иондық және плазмалық қозғалтқыштар жасалды. Жұмыс 1950 жылдары басталдыХХ ғасыр. Құрылғының екі түрі ашылды:
- эрозиялық қозғалтқыш (импульс);
- стационарлық плазмалық айдағыш (импульстік емес).
Бұл екі түрі бүгінге дейін қолданылады.
Эрозиялық және стационарлық
Бүгінгі күні белгілі плазмалық қозғалтқыш саптамадан келетін плазмалық ағынның реактивті күшінің арқасында жұмыс істейді. Плазманың өзі электр разряды арқылы түзіледі. Қарапайым қозғалтқыш қуат көзі үшін импульстік режим (эрозиялық плазмалық қозғалтқыш) таңдалады. Энергия көзі - сыйымдылығы 0,5 микрофарад және кернеуі 10 кВ болатын конденсатор. Ол диодтары мен резисторы бар трансформатордан зарядталады.
Осындай құрылғылардың көмегімен зымыран қозғалтқыштарының басқа түрлерінің жұмысымен алынбайтын шағын және дәл импульстік соққылар қалыптасады. Импульстік плазмалық қозғалтқыштар 1964 жылы Zond-2 ғарыш станциясында сәтті сынақтан өтті.
SPD – кеңейтілген аймақтағы және электрондардың тұйық дрейфі бар үдеткіштің нұсқасы. Мұндай құрылғылар ұзақ уақыт жұмыс істей алады. Екі ксенон қозғалтқышы алғаш рет 1972 жылы Кеңес Метеорының бортында іске қосылды.
Жұмыс принципі: прототип
Орнату келесідей жұмыс істейді. Конденсаторға арналған кернеу ток өткізгіш коллектор мен разряд камерасының электродтары арасындағы саңылау болып табылады. Кернеу бұзылу мәніне жеткенде қозғалтқыш камерасында электр разряды пайда болады. Онда ауа қызадыон мың бірлік және плазмалық күйге ие болады. Қысым күрт артып, плазмалық ағын саптамадан үлкен жылдамдықпен шығады.
Қозғалтқышқа қосылған зымыран ағыннан ағын қуатын алады. Жұмсақ айналуға қол жеткізу үшін зымыран шарикті подшипникпен бекітіледі және қарсы салмақпен теңгеріледі.
Ең күрделі электр қондырғысы – ток беретін коллектор. Электродтар арасындағы бос орындар жарты миллиметрден аспауы керек. Сонда конденсатордан қуат жоғалуы дерлік болмайды және зымыран айнала бастағанда қосымша үйкеліс пайда болмайды.
Зымыранның өзі және бүкіл плазмалық зымыран қозғалтқышының өлшемдері әртүрлі болуы мүмкін, бірақ көздің қуаты мен конденсатордың өлшемі сәйкес болуы керек. Негізгі бірліктерді және зымыран дизайнын есептеу үшін арнайы формулалар бойынша есептегеннен кейін схеманы пайдалану ыңғайлы.
Мысалдағы эксперименттік мәндер
Берілген кернеуі алты мың ватт және конденсатордың сыйымдылығы 0,510 (-6) f болатын мысалда есептеулер нәтижесінде қозғалтқыш камерасында бөлінетін энергия 5,4 Дж құрайды. егер температура айырмашылығы 10000K болса, онда камераның көлемі жарты текше сантиметрге тең болады.
Онда электр тізбегінің элементтері болады:
- трансформатор 2205000В, қуаты 200 Вт;
- қуаты 100 ватт сымды резистор.
Бұл үлгінің жұмыс кернеуі мың вольттан жоғары, сондықтан болуы кереконымен жұмыс істегенде өте сақ болыңыз және барлық қажетті қауіпсіздік ережелерін сақтаңыз.
Тәжірибеге арналған қауіпсіздік ережелері
- Ұшыруды бір адам жүзеге асырады. Басқалары құрылғыдан бір метр қашықтықта тұруы мүмкін.
- Барлық әрекеттерді және құрылғыны қолмен түртуді тек оны қуат көзінен ажыратқанда, одан кейін кем дегенде бір минут күткеннен кейін жасауға болады. Содан кейін конденсатордың зарядсыздануға уақыты болады.
- Қорек көзі барлық жағынан жабық, металл қорапта орналасуы керек. Жұмыс кезінде ол диаметрі кемінде бір жарым миллиметр болуы керек мыс сым арқылы жерге қосылады.
Нағыз зымырандарға арналған плазмалық қозғалтқыштар бірнеше мың есе күштірек болуы керек! Мүмкін бүгін шағын үлгілермен тәжірибе жүргізетіндер ертең плазманың жаңа мүмкіндіктері мен қасиеттерін ашатын шығар.
