Реактивная тяга — основной способ перемещения в космосе. По сути, это физический принцип: чтобы двигаться вперёд, нужно что-то выбросить назад. Это работает и для ракет, и для кальмаров. Но можно ли создать такую тягу при помощи электричества?
На первый взгляд, идея кажется странной. Ведь электричество обычно используют для питания устройств, а не как источник прямой тяги. Но на самом деле — можно. И такие технологии уже существуют.
Электрореактивные двигатели: от простого к сложному
Первый и самый "читерский" способ создать электрореактивную тягу — это использовать ток для нагрева рабочего тела, которое затем выбрасывается через сопло. Формально такой двигатель можно назвать электрическим, но по сути он ничем не отличается от традиционного — вещество разгоняется за счёт тепла, а не электрического поля. Это, например, термальные двигатели, работающие от солнечной или ядерной энергии.
Гораздо интереснее ионные двигатели. Здесь электрическое поле напрямую разгоняет ионы — обычно это ксенон. Сначала газ ионизируется (например, электронной пушкой), затем заряженные частицы ускоряются до скоростей в 30–50 км/с и выбрасываются из сопла, создавая тягу.
Пример — система NSTAR, использовавшаяся в межпланетной миссии Dawn (NASA). Или Hall-двигатели, установленные на спутниках Starlink. Они работают по другому принципу: магнитное поле ограничивает движение электронов, повышая эффективность ионизации, а электрическое поле ускоряет ионы.
Плазменные и перспективные технологии
Ионным установкам конкуренцию составляют плазменные двигатели, например, VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket), разрабатываемый компанией Ad Astra Rocket Company. Эти установки используют радиочастотное излучение для нагрева плазмы и магнитные поля для её ускорения. Потенциально такие двигатели могут разгонять частицы до 100 км/с, но требуют значительных энергетических затрат — в десятки киловатт, и потому пока ограничены лабораториями и будущими проектами.
К слову, VASIMR был протестирован на Международной космической станции, но до настоящих полётов пока не допущен — энергетика пока не позволяет использовать его в полной мере.
Почему нельзя летать на одних электронах?
Можно подумать: а если просто выбрасывать электроны? Лёгкие, заряжённые, поддаются ускорению. Но на практике — нет. Электроны слишком лёгкие, чтобы создать ощутимую тягу. К тому же, из-за их заряда возникает изоляция — они будут стремиться вернуться или компенсироваться из внешней среды. Без выбрасываемой массы — пусть и малой — никакой реактивной тяги не получится.
Это фундаментальная особенность реактивного движения: требуется выбрасывать вещество, даже если вы используете для этого электричество, а не химический взрыв.
Интересные факты
- Ионные двигатели способны работать годами без дозаправки — их эффективность в десятки раз выше, чем у химических ракет.
- Самая высокая скорость, достигнутая искусственным объектом (зонд Parker Solar Probe), была достигнута с помощью гравитационного манёвра, но будущие электрореактивные системы могут побить этот рекорд.
- Один из самых компактных ионных двигателей — X3 — создавался при поддержке NASA и способен работать с тягой в несколько ньютонов — этого достаточно, чтобы разогнать спутник до колоссальных скоростей за месяцы.
Вывод
Электрическая реактивная тяга — реальность. Хотя она требует массы и не работает «из ничего», электричество играет ключевую роль в создании устойчивых, экономичных и долговечных двигателей для космоса. Будущее межзвёздных полётов — возможно, именно за ними.
Нужно оборудование?
Звоните: 8 (800) 777-23-97
Точных Вам измерений!
Наш Интернет-магазин измерительной техники