Плазменные двигатели - космич. реактивные (ракетные) двигатели с рабочим веществом в плазменной фазе, использующие
для создания и ускорения потока плазмы электрич. энергию. П. д. представляют
собой соответствующим образом оптимизированные плазменные ускорители .П. д. - составная часть семейства электроракетных двигателей (ЭРД),
в к-рое входят также ионные и эл--нагревные двигатели. При эл--магн. ускорении
плазмы скорость истечения существенно превосходит тепловую скорость, характерную
для хим. (тепловых) ракетных двигателей, что в соответствии с ф-лой Мещерского
- Циолковского (см. Механика тел переменной массы)расширяет диапазон
достижимых характеристич. скоростей и увеличивает долю полезной нагрузки
на космич. летат. корабле (КЛА). П. д. функционируют на борту КЛА в условиях
невесомости либо очень малых гравитац. полей. П. д. имеют малую тягу (10-2
- 10-1Н), работают длит. время (103
ч) при большом числе включений. С учётом огранич. возможностей совр. космич.
энергетики осн. критериями оптимизации П. д. являются весовые и габаритные
характеристики электроракетных двигат. установок (ЭРДУ), ресурс их работы,
энергетич. цена тяги(и - скорость истечения,
= Fu/2N - тяговый кпд, где F - тяга, N - потребляемая
электрич. мощность), уменьшающаяся при заданной скорости истечения по мере
роста Использование П. д. (ЭРД) дает возможность
прецизионно установить требуемые параметры орбиты КЛА, поддерживать их
неизменными и осуществлять перевод КЛА с одной траектории на другую.
Интенсивная разработка П. д. началась
в кон. 1950-х гг. В качестве прототипов П. д. рассматривались все схемы
плазменных ускорителей. Однако до сих пор применяются только два типа П.
д.: эрозионный импульсный П. д. (ИПД) и стационарный (неимпульсный) П.
д. (СПД). В эрозионных ИПД электрич. разряд развивается вдоль поверхности
рабочего вещества (типа фторпласта, напр. тефлона), к-рое испаряется, частично
ионизуется, и образовавшаяся плазма термически ускоряется. С помощью таких
П. д. создаются регулярные малые, точно дозированные импульсы тяги, недостижимые
при работе ракетных двигателей др. типов. Первый ИПД создан в СССР в 1930.
В космич. условиях эрозионные ИПД впервые были успешно испытаны в 1964
на борту советской межпланетной космич. станции "Зонд-2". ЭРДУ с четырьмя
эрозионными ИПД (рис.) функционировала с 1968 в течение более чем 2 лет
на борту американского спутника связи LES-6, поддерживая параметры его
орбиты. Чтобы удержать разряд в одном месте, брусок тефлона 1 закреплён
с одной стороны буртиком (выступом) 6, с другой - пружиной 8, к-рая подаёт брусок вперёд по море его выгорания. Запасаемая энергия
1,85 Дж, унос вещества за разряд 10-8 кг, скорость истечения
3 км/с. Двигатель рассчитан на 12 х 106 разрядов с импульсом
2 х 10-5 Н/с.
СПД - исторически сложившееся, не очень
удачное название двигат. варианта плазменного ускорителя с замкнутым дрейфом
электронов и протяжённой зоной ускорения. Эти двигатели могут работать
длит. время в пост. режиме. ЭРДУ с двумя СПД, работавшими на ксеноне, каждый
мощностью 400 Вт, скоростью истечения ~10 км/с и тягой - 2 х 10-2
Н впервые функционировала на борту советского ИСЗ "Метеор" в 1972. С её
помощью за 170 ч работы высота орбиты ИСЗ изменилась на 17 км, и спутник
был установлен на геосинхронную орбиту. В дальнейшем ЭРДУ с ксеноновыми
СПД были включены в состав советских спутников серии "Метеор - природа",
они регулярно выводятся в космос на борту спутников связи, в т. ч. ретрансляторов,
для коррекции и поддержания параметров орбиты.
Литература по плазменным двигателям
Гильзин К. А., Электрические межпланетные корабли, 2 изд., М., 1970;
Морозов А. И., Шубин А. П., Космические электрорсактивные двигатели, М., 1975;
Гришин С. Д., Лесков Л. В., Козлов Н. П., Электрические ракетные двигатели, М., 1975.
Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
103
ч) при большом числе включений. С учётом огранич. возможностей совр. космич.
энергетики осн. критериями оптимизации П. д. являются весовые и габаритные
характеристики электроракетных двигат. установок (ЭРДУ), ресурс их работы,
энергетич. цена тяги
(и - скорость истечения,
= Fu/2N - тяговый кпд, где F - тяга, N - потребляемая
электрич. мощность), уменьшающаяся при заданной скорости истечения по мере
роста
