Cтраница 3
Тягу плазменных двигателей очень легко регулировать в широких пределах изменением параметров их электропитания. Такие двигатели обладают большим ресурсом работы. Все это делает плазменные двигатели очень перспективными для применения на космических объектах, с длительным временем полета. [31]
По принципу реактивного движения сила тяги пропорциональна скорости вещества, истекающего из двигателя. В реактивных двигателях на химическом топливе скорость истечения продуктов сгорания составляет лишь несколько километров в секунду. Скорость плазменной струи, выходящей через специальное сопло из резервуара, в котором создается плазма, может достигать сотен километров в секунду. При использовании достаточно мощных ядерных реакторов космические корабли, снабженные реактивными плазменными двигателями, смогут двигаться со скоростями порядка сотен и тысяч километров в секунду. [32]
Рассмотренные электромагнитные насосы являются своеобразными двигателями постоянного тока. В связи с этим производится разработка реактивных плазменных двигателей для космических ракет, причем ставится задача получения скоростей истечения плазмы до 100 км / с. Такие двигатели не будут обладать большой силой тяги и поэтому будут пригодны только для работы вдали от планет, где поля тяготения слабы; однако они имеют то преимущество, что массовый расход вещества ( плазмы) мал. Необходимую для их питания электрическую энергию предполагается получать с помощью ядерных реакторов. Для плазменных двигателей постоянного тока трудную проблему составляет создание надежных электродов для подвода тока к плазме. [33]
Электрические двигатели являются в настоящее время наиболее перспективными для осуществления длительных полетов в пределах Солнечной системы. Они могут применяться для корректировки орбиты спутников Земли и в ряде других случаев. Среди электрических двигателей на первое место могут быть поставлены плазменные двигатели, в которых реактивная тяга создается потоком плазмы. Энергия сообщается плазме нагреванием ( за счет джоу-лева нагрева плазмы протекающим через нее током) или ускорением плазмы магнитным полем. Магнитное поле в плазменных магни-тогидродинамических двигателях ( МГД) не только служит для ускорения плазмы, но и предотвращает ее соприкосновение со стенками камеры и выходного сопла. Так как длительное удержание плазмы магнитным полем осуществить трудно, то плазменные двигатели работают в импульсном режиме. [34]
Процесс в асинхронном плазменном двигателе аналогичен аномальному затуханию, а процесс в асинхронном генераторе - раскачке колебаний в плазме. Пусть по плазме распространяется волна с определенной по величине и направлению фазовой скоростью. Допустим: в плазме есть частицы, движущиеся с такой скоростью, что проекция ее на направление распространения волны равна фазовой скорости волны. Эти частицы находятся в фазовом резонансе с волной: поле волны действует на них все время в одной и той же фазе. Неподвижная частица не обменивается энергией с волной, так как волна действует на нее то в одну, то в другую сторону. Частицы, близкие к фазовому резонансу, теснее всего взаимодействуют с волной. Если частица движется немного медленнее, чем волна, то она отбирает энергию от волны ( как в плазменном двигателе), и это приводит к затуханию волны. Если же частица движется немного быстрее, чем волна, она отдает волне свою энергию ( как в плазменном генераторе), и это приводит к раскачке колебаний. [35]
Плазменные эффекты оказываются определяющими в ионизованных газах и протекают в металлах и полупроводниках. Плазма ионизованного газа изучалась в лабораторных условиях довольно долго, однако нельзя сказать, чтобы с самого начала эти исследования велись достаточно интенсивно. Еще совсем недавно плазма казалась далекой от практических потребностей человечества. Только астрофизики, для которых значение ионизованного вещества при изучении происходящих в галактиках процессов было очевидно, серьезно занимались плазмой. И только недавно, в связи с интересом к проблеме управляемых термоядерных реакций и наступлением эры космических полетов, решение многих проблем физики плазмы стало актуальным. В результате физика плазмы превратилась в область науки, интенсивно развивающуюся на пути синтеза многих отраслей физики - классической теории поля, электромагнитной теории, термодинамики и пр. В настоящее время физика плазмы включает в себя: а) изучение вещества галактик, Солнца и испускаемых Солнцем потоков заряженных частиц ( межпланетная плазма) и околоземного пространства ( ионосфера); б) попытки возбуждения, управления и диагностики термоядерных реакций; в) исследование влияния ионизации ( естественной и вынужденной) на космическую связь и телеметрию; г) разработку плазменных двигателей ( ионных, магнитогидродинамических или на тепловой плазме); д) исследование плазмы, получающейся при электрических разрядах в газах в лабораторных условиях, и практические приложения свойств плазмы, связанные с некоторыми эффектами в полупроводниках. [36]