Уже в скором времени, до Марса всего за 5 суток, позволит долететь новый двигатель, создаваемый в Принстонской лаборатории физики плазмы Министерства энергетики США.
В современной космонавтике основным перспективным направлением является применение электрических ракетных двигателей. Они имеют ряд преимуществ перед химическими двигателями, у которых скорость истечения струи составляет максимум 3 000 м/с, в то время как у электрических до 60 000 м/с.
Физики из Принстона предложила новый тип ракетного двигателя.
Существующие плазменные двигатели используют электрические поля для перемещения частиц. Предлагаемое устройство будет применять магнитные поля, чтобы заставить частицы плазмы, электрически заряженного газа, также известного как четвертое состояние материи, выстрелить из задней части ракеты и, из-за сохранения импульса, продвинуть корабль вперед.
Современные плазменные двигатели, которые используют электрические поля для продвижения частиц, могут производить только низкий удельный импульс или скорость. Но компьютерное моделирование, проведенное на компьютерах PPPL и Национальном исследовательском научном вычислительном центре энергетических исследований (National Energy Research Scientific Computing Center) в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Беркли, Калифорния, показало, что новая концепция плазменного двигателя может генерировать выхлопные газы со скоростью сотен километров в секунду, в 10 раз быстрее, чем у других двигателей (до 500 000 м/с).
Три основных отличия новой концепции:
- Изменение силы магнитных полей может увеличить или уменьшить величину тяги. "Используя больше электромагнитов и больше магнитных полей, вы можете фактически повернуть ручку, чтобы точно настроить скорость".
- Новый двигатель производит движение, выбрасывая как частицы плазмы, так и магнитные пузырьки, известные как плазмоиды. Плазмоиды добавляют мощность движителю, и никакая другая концепция двигателя не включает их.
- В отличие от современных концепций двигателей, которые опираются на электрические поля, магнитные поля позволяют плазме внутри двигателя состоять либо из тяжелых, либо из легких атомов. Эта гибкость позволяет ученым адаптировать величину тяги для конкретной миссии. "В то время как другие двигатели требуют тяжелого газа, состоящего из атомов, таких как ксенон, в этой концепции вы можете использовать любой тип газа, который вы хотите". В некоторых случаях ученые могут предпочесть легкий газ, потому что более мелкие атомы могут двигаться быстрее.
В лаборатории подчеркнули, что концепция двигателя напрямую связана с исследованиями в области термоядерной энергии. "Эта работа была вдохновлена прошлыми работами по термоядерному синтезу, и это первый случай, когда плазмоиды и переподключение были предложены для космического движения. Следующий шаг-создание прототипа!"
