Сразу отмечу, что плазменные двигатели активно исследуются и используются уже довольно длительное время. Основное их преимущество над классическими реактивными двигателями с химическим топливом в том, что для создания реактивной тяги они требуют значительно меньшее количество топлива. Но и технологические требования к ним выше, т.к. в отличие от классических двигателей, в которых не требуется существенное внешнее воздействие на рабочее тело, а создание реактивной тяги происходит за счет химических реакций, в плазменном двигателе требуется внешний источник энергии, который будет обеспечивать выработку плазмы из топлива.
Предшественником плазменных двигателей можно считать ионные двигатели, в которых при помощи внешнего источника энергии создается плазма, ионы которой разгоняет стационарное электрическое поле. И вот она, реактивная тяга. Если отбросить необходимость создания плазмы, то схема работы такого двигателя выглядит простой и многообещающей. Но такая простота не позволяет до конца использовать потенциал рабочего тела, хотя бы потому, что электроны и ионы плазмы в электрическом поле движутся в противоположных направлениях. Конечно, в таких условиях выгоднее в качестве основы движущей силы использовать более тяжелые ионы, но это означает необходимость каким-то образом утилизировать накапливающиеся в процессе работы электроны. Суть же концепции плазменного двигателя в более бережном использовании потенциала рабочего тела, когда при создании реактивной тяги используются и ионы, и электроны плазмы. К сожалению, в данном случае улучшение эффективности означает использование дополнительных магнитных полей, а значит, при прочих равных плазменный двигатель будет не только давать большую тягу, но и требовать более мощного внешнего источника энергии.
К сожалению, есть у ионных и плазменных двигателей недостатки и помимо необходимости мощного внешнего источника энергии для работы. Основная проблема – это их долговечность. Обе концепции подразумевают наличие металлических электродов, контактирующих с плазмой. Со временем эти электроды под воздействием плазмы разрушаются до такой степени, что двигатель просто перестает работать. И на текущий момент способы решения этой проблемы находятся в зоне активного поиска многих инженерных команд.
Одна из таких команд базируется в Университете Карлоса III в Мадриде (UC3M) и недавно запатентовала новый вариант плазменного двигателя, в котором они далеко отошли от традиционной цилиндрической схемы. По их прогнозам новая геометрия двигателя и магнитных полей позволит значительно сократить эрозию стен рабочей камеры и отказаться от электродов, решая, таким образом, вопросы долговечности плазменных двигателей.
Идея нового двигателя в том, что цилиндрическая камера заменяется U-образной, что позволяет с помощью специальной конфигурации магнитного поля удерживать плазму в на расстоянии от стенок камеры. В результате два хвостика U образуют потоки плазмы в форме, которую инженеры назвали «двойное магнитное сопло».
По-моему мнению, такой двигатель позволит значительно расширить область применения космических аппаратов, так что успехов инженерам.
patents.google.com/patent/ES2733773A1
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.