Безэлектродный плазменный двигатель

Безэлектродный плазменный двигатель представляет собой маршевый двигатель космического корабля , продаваемый под аббревиатурой «E-IMPAcT» (что означает «безэлектродный ионизационный намагниченный пондеромоторный ускоряющий двигатель»). Он был создан Грегори Эмселлемом на основе технологии, разработанной ученым Французской комиссии по атомной энергии доктором Ричардом Геллером и доктором Теренцио Консоли для высокоскоростного производства плазменного луча.

Безэлектродный плазменный двигатель был разработан и адаптирован для различных нужд космических кораблей компанией Elwing в период с 2002 по 2015 год.

Принцип работы

1. Топливо впрыскивается в верхнюю часть корпуса двигателя. В тех случаях, когда используемый пропеллент не является газообразным (например, щелочные металлы ) при местной температуре, пропеллент необходимо испарять.
2. Газообразное топливо ионизируется одним из следующих методов:
   • бомбардировка топлива электронами , испускаемыми горячим катодом или электронной пушкой .
   • устойчивый электрический разряд между двумя электродами.
   • приложение переменного электрического поля либо через емкостный разряд , либо через индуктивный разряд , либо даже через геликонный разряд .
   • электромагнитные волны различной частоты от радиочастоты до гамма-лучей , что особенно полезно для твердого топлива, в этом случае топливо можно одновременно испарять и ионизировать лазерным импульсом.
3. Поскольку стадия ионизации подвергается воздействию постоянного магнитного поля , процесс ионизации может использовать один из многочисленных резонансов, существующих в намагниченной плазме, таких как ионный циклотронный резонанс (ICR), электронный циклотронный резонанс (ECR) или низшие гибридные колебания , чтобы создать высокой плотности Холодная плазма .
4. Холодная и плотная плазма, образующаяся на стадии ионизации, затем дрейфует к стадии ускорения за счет диффузии в области более высокой напряженности магнитного поля.
5. На этапе ускорения плазма топлива ускоряется намагниченной пондеромоторной силой в области, где одновременно действуют как неоднородные статические магнитные поля, так и неоднородные высокочастотные электромагнитные поля.

Преимущества

Эта технология двигателя может обеспечить большую плотность тяги, поскольку процесс ускорения не ограничивается плотностью плазмы через параметр Холла или электрическое экранирование сетки. Кроме того, поскольку пондеромоторная сила ускоряет все виды плазмы в одном направлении, эта технология двигателя не требует никакого нейтрализатора . Тот факт, что безэлектродный плазменный двигатель по своей сути является многоступенчатым, позволяет ему оптимизировать обе ступени независимо или дросселировать двигатель при постоянной мощности между более высоким удельным импульсом и более высокой тягой . Поле пондеромоторной силы создается неоднородным высокочастотным полем и статическим магнитным полем, поэтому оно не предполагает никаких решеток и контакта между плазмой и какими-либо электродами, что позволяет избежать большинства проблем эрозии двигателя и загрязнения космического корабля.

Приложения

Двигательные установки, основанные на безэлектродных плазменных двигателях, кажутся идеально подходящими для подъема на орбиту крупных геостационарных спутников , а также смогут поддерживать орбитальную станцию , что обеспечивает значительную экономию массы топлива. Способность этой технологии обеспечивать большую плотность тяги также позволяет ускорить полеты к внешним планетам.

Другие исследования того же явления

Использование пондеромоторной силы для ускорения плазмы недавно с теоретической точки зрения исследовали ученые Принстонской лаборатории физики плазмы И. Я. Додин, Ю. Райтсес и Н. Дж. Фиш.

Сообщалось также о некоторых теоретических исследованиях по обсуждаемому вопросу о существовании двойного слоя в таком двигателе, даже если такая структура двойного слоя будет бестоковой, поскольку ионы и электроны движутся в одном направлении с одинаковой средней скоростью. скорость терминала. Существование свободного двойного слоя тока до сих пор обсуждается среди физиков плазмы.

См. также

• Безэлектродное возбуждение плазмы
• Безэлектродная лампа

Внешние ссылки

• Статья AIAA об этой технологии
• Список статей, презентаций и патентов компании Elwing по данной технологии