Космосто узак меенеттуу иштее учун плазманын агымынын ылдамдыгы секундасына жуз беш метр жана андан ашык болгон ишенимдуу электр ракеталык кыймылдаткычтарын колдонуу керек. Плазмалык кыймылдаткычтар өткөн кылымдын орто ченинде активдүү иштелип чыга баштаган. Ал эми бүгүн бул иш уланууда.
Изилдөө баштоо
Биздин ата-бабаларыбыз көптөн бери космоско учууну каалашкан. Узак убакыт бою газ электр разрядын колдонуу менен активдүү изилденип келген. Ал электроддору бар айнек идишке салынган. Андан кийин басымды азайтканда катоддон чыккан нурлар пайда болду, ал чындыгында кийинчерээк белгилүү болгондой электрондордун агымы болгон.
Ал эми 1886-жылы катоддо тешиктерди жасап жатканда, башка нурлар, газдардын иондоштурулган атомдору аларга карама-каршы багытта созулуп жатканы аныкталган. Бирок, албетте, алар реактивдүү сокку алуу үчүн колдонулаарын билишкен эмес.
Советтер Союзунун кундерунде физика-техникалык СОАНдын лабораторияларында бул технологияны космостук учууга арналган автотранспортто колдонуу учун иондук жана плазма-лык кыймылдаткычтар тузулген. Иш 1950-жылдары башталганжыйырманчы кылым. Түзмөктөрдүн эки түрү ачылды:
- эрозиялык кыймылдаткыч (импульс);
- стационардык плазма кыймылдаткычы (импульстуу эмес).
Ушул эки түрү ушул күнгө чейин колдонулат.
Эрозиялык жана стационардык
Бүгүнкү күндө белгилүү болгон плазма кыймылдаткычы соплодон чыккан плазмалык реактивдүү күчтүн эсебинен иштейт. Плазманын өзү электрдик разряд аркылуу пайда болот. Жөнөкөй мотор кубат булагы үчүн импульстук режим (эрозиялык плазма кыймылдаткычы) тандалат. Энергия булагы 0,5 микрофарад сыйымдуулугу жана 10 кВ чыңалуудагы конденсатор. Ал диоддор жана резистор менен трансформатордон заряддалат.
Мындай приборлордун жардамы менен башка типтеги ракета моторлорунун иштеши менен алынбай турган кичинекей жана так импульстук согумдар тузулет. Импульстуу плазма кыймылдаткычтары 1964-жылы Zond-2 космос станциясында ийгиликтүү сыноодон өткөн.
SPD – кеңейтилген зонада жана электрондордун жабык дрейфи менен тездеткичтин варианты. Мындай аппараттар узак убакыт бою иштей алат. Эки ксенон кыймылдаткычы биринчи жолу 1972-жылы советтик Метеордун бортунда ишке киргизилген.
Иштөө принциби: прототип
Орнотуу төмөнкүдөй иштейт. Конденсатор үчүн чыңалуу ток өткөрүүчү коллектор менен разряд камерасынын электроддорунун ортосундагы боштук болуп саналат. Чыңалуу бузулуу маанисине жеткенде кыймылдаткычтын камерасында электр разряды пайда болот. Ал жактагы аба ысыйтон миң бирдик жана плазма абалына ээ болот. Басым кескин жогорулап, плазма агымы соплодон чоң ылдамдыкта агып чыгат.
Кыймылдаткычка туташтырылган ракета реактивдүү кубаттуулукту реактивдүү учактан алат. Жумшак айланууга жетишүү үчүн ракета шар подшипник менен бекитилет жана каршы салмак менен тең салмакталат.
Эң татаал электр бирдиги бул ток берүүчү коллектор. Электроддордун ортосундагы боштуктар жарым миллиметрден ашпоого тийиш. Ошондо конденсатордон дээрлик эч кандай энергия жоголбойт жана ракета айланып баштаганда кошумча сүрүлүү пайда болбойт.
Ракетанын өзү жана бүтүндөй плазмалык ракета кыймылдаткычы ар кандай өлчөмдө болушу мүмкүн, бирок булактын күчү жана конденсатордун өлчөмү дал келиши керек. Негизги бирдиктерди жана ракетанын конструкциясын эсептөө үчүн атайын формулалар менен эсептөөдөн кийин схеманы колдонуу ыңгайлуу.
Мисалы боюнча эксперименттик баалуулуктар
Берилген чыңалуудагы алты миң ватт жана конденсатордун сыйымдуулугу 0,510 (-6) f болгон мисалда, эсептөөлөрдүн натыйжасында кыймылдаткычтын камерасында бөлүнүп чыккан энергия 5,4 Дж. Жана эгерде температуранын айырмасы 10000K болсо, анда камеранын көлөмү жарым куб сантиметрге барабар болот.
Анда электр чынжырынын элементтери болот:
- трансформатор 2205000В, кубаттуулугу 200 Вт;
- 100 ватт кубаттуулугу бар зым резистор.
Бул моделдин иштөө чыңалуусу миң вольттон жогору, андыктан болушу кереканы менен иштөөдө өтө этият болуңуз жана бардык керектүү коопсуздук эрежелерин сактаңыз.
Эксперименттин коопсуздук эрежелери
- Учурууну бир адам ишке ашырат. Башкалары түзмөктөн бир метр аралыкта турушу мүмкүн.
- Бардык операцияларды жана аппаратты кол менен тийгизүүнү ал кубаттан ажыратылгандан кийин, жок дегенде бир мүнөт күткөндөн кийин гана жасоого болот. Ошондо конденсатор разрядсызданууга үлгүрөт.
- Электр булагы бардык жагынан жабылган металл корпуска жайгаштырылышы керек. Иштөө учурунда ал диаметри бир жарым миллиметрден кем эмес жез зым аркылуу жерге туташтырылат.
Чыныгы ракеталар үчүн плазма кыймылдаткычтары бир нече миң эсе күчтүү болушу керек! Балким, бүгүн кичинекей үлгүлөр менен эксперимент жүргүзгөндөр эртең плазманын жаңы мүмкүнчүлүктөрүн жана касиеттерин ачышат.
