Реактивная тяга – замечательная штука. На ней летают космические ракеты. Благодаря ей кальмары ловко ускользают от хищников. Что в одном, что в другом случае для движения объекта используется другое вещество, которое выбрасывается объектом в противоположную от движения сторону.
Однако реактивную тягу можно создать и при помощи электричества! На первый взгляд это контринтуитивно. Пропеллер электродвигателем раскрутить – еще куда ни шло, но реактивную тягу создать…
Первый вариант электрореактивного двигателя – читерский, т.к. там электричество используют только для нагрева всё того же вещества, которое мы будем выбрасывать через сопло. Так что, по сути, это всё еще обычный реактивный двигатель, который мы решили называть электрореактивным.
А вот современные ионные двигатели уже ближе к истинно электрореактивным. Электрическое поле ускоряет ионы (обычно ксенона), создавая тягу.
Как они работают: берем газ и ионизируем его (например, электронной пушкой). Дальше берем электростатическое поле и разгоняем полученные ионы до 30–50 км/с. Эти разогнанные ионы выбрасываем из сопла и летим
Сегодня ионные двигатели используются, например, в системе NSTAR (зонд Dawn, NASA) и в Hall-двигателях. Последние работают на другом принципе. Hall-двигатели используют электрическое поле для ускорения ионов, а магнитное поле ограничивает движение электронов, увеличивая эффективность ионизации. Такие двигатели стоят, например, на спутниках Starlink.
Конкурентами ионным системам являются плазменные двигатели, такие как VASIMR, разработанный в Ad Astra Rocket Company. В них ионы нагреваются радиочастотным излучением, а затем дополнительно ускоряются магнитным полем. Потенциально такие двигатели могут разгонять частицы до 100 км/с, но требуют ещё больше энергии, чем ионные.
Однако как ни крути, во всех таких системах электричество — лишь способ разогнать вещество, которое и создаёт тягу. Просто взять и выбросить поток электронов, чтобы полететь, — не получится: из-за их малого импульса и зарядовой изоляции от внешней среды. Без выбрасываемой массы — никакой тяги. Такова природа реактивного движения, даже если вместо керосина у нас киловатты.