Плазменные двигатели - космич. реактивные (ракетные) двигатели с рабочим веществом в плазменной фазе, использующие
для создания и ускорения потока плазмы электрич. энергию. П. д. представляют
собой соответствующим образом оптимизированные плазменные ускорители .П. д. - составная часть семейства электроракетных двигателей (ЭРД),
в к-рое входят также ионные и эл--нагревные двигатели. При эл--магн. ускорении
плазмы скорость истечения существенно превосходит тепловую скорость, характерную
для хим. (тепловых) ракетных двигателей, что в соответствии с ф-лой Мещерского
- Циолковского (см. Механика тел переменной массы)расширяет диапазон
достижимых характеристич. скоростей и увеличивает долю полезной нагрузки
на космич. летат. корабле (КЛА). П. д. функционируют на борту КЛА в условиях
невесомости либо очень малых гравитац. полей. П. д. имеют малую тягу (10-2
- 10-1Н), работают длит. время (
103
ч) при большом числе включений. С учётом огранич. возможностей совр. космич.
энергетики осн. критериями оптимизации П. д. являются весовые и габаритные
характеристики электроракетных двигат. установок (ЭРДУ), ресурс их работы,
энергетич. цена тяги
(и - скорость истечения,
= Fu/2N - тяговый кпд, где F - тяга, N - потребляемая
электрич. мощность), уменьшающаяся при заданной скорости истечения по мере
роста
Использование П. д. (ЭРД) дает возможность
прецизионно установить требуемые параметры орбиты КЛА, поддерживать их
неизменными и осуществлять перевод КЛА с одной траектории на другую.
Интенсивная разработка П. д. началась
в кон. 1950-х гг. В качестве прототипов П. д. рассматривались все схемы
плазменных ускорителей. Однако до сих пор применяются только два типа П.
д.: эрозионный импульсный П. д. (ИПД) и стационарный (неимпульсный) П.
д. (СПД). В эрозионных ИПД электрич. разряд развивается вдоль поверхности
рабочего вещества (типа фторпласта, напр. тефлона), к-рое испаряется, частично
ионизуется, и образовавшаяся плазма термически ускоряется. С помощью таких
П. д. создаются регулярные малые, точно дозированные импульсы тяги, недостижимые
при работе ракетных двигателей др. типов. Первый ИПД создан в СССР в 1930.
В космич. условиях эрозионные ИПД впервые были успешно испытаны в 1964
на борту советской межпланетной космич. станции "Зонд-2". ЭРДУ с четырьмя
эрозионными ИПД (рис.) функционировала с 1968 в течение более чем 2 лет
на борту американского спутника связи LES-6, поддерживая параметры его
орбиты. Чтобы удержать разряд в одном месте, брусок тефлона 1 закреплён
с одной стороны буртиком (выступом) 6, с другой - пружиной 8, к-рая подаёт брусок вперёд по море его выгорания. Запасаемая энергия
1,85 Дж, унос вещества за разряд 10-8 кг, скорость истечения
3 км/с. Двигатель рассчитан на 12 х 106 разрядов с импульсом
2 х 10-5 Н/с.
Схема эрозионного импульсного плазменного
двигателя спутника LES-6: 1 - брусок тефлона; 2 - катод;
3 - анод; 4 - струя плазмы; 5 - устройство для поджига разряда;
6 - буртик; 7 - конденсатор; 8 - пружина подачи.
СПД - исторически сложившееся, не очень
удачное название двигат. варианта плазменного ускорителя с замкнутым дрейфом
электронов и протяжённой зоной ускорения. Эти двигатели могут работать
длит. время в пост. режиме. ЭРДУ с двумя СПД, работавшими на ксеноне, каждый
мощностью 400 Вт, скоростью истечения ~10 км/с и тягой - 2 х 10-2
Н впервые функционировала на борту советского ИСЗ "Метеор" в 1972. С её
помощью за 170 ч работы высота орбиты ИСЗ изменилась на 17 км, и спутник
был установлен на геосинхронную орбиту. В дальнейшем ЭРДУ с ксеноновыми
СПД были включены в состав советских спутников серии "Метеор - природа",
они регулярно выводятся в космос на борту спутников связи, в т. ч. ретрансляторов,
для коррекции и поддержания параметров орбиты.
Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?
Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).
Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
