Plasma -voortstuwing:een diepe duik

Plasma -voortstuwing is een type elektrische voortstuwing die a plasma gebruikt als de drijfgas. Plasma is een sterk geïoniseerd gas, wat betekent dat de atomen van sommige elektronen zijn ontdaan, waardoor het een uniek vermogen is om gemakkelijk te worden versneld door elektrische en magnetische velden. Dit maakt het ongelooflijk efficiënt voor de voortstuwing van ruimtevaartuigen.

Hier is een uitsplitsing van hoe plasma voortstuwing werkt:

1. Plasma maken:

* Een drijfgas (meestal Xenon, Krypton of Argon) wordt in de boegschroef ingevoerd.

* Het wordt vervolgens geïoniseerd met behulp van een van de volgende methoden:

* Elektrische ontlading: Een hoogspanningsstroom stroomt door het gas, strip elektronen en het creëren van ionen.

* Radio-frequentie (RF) velden: Elektromagnetische golven opwinden de gasmoleculen, waardoor ze ioniseren.

* Elektronenbombardement: Elektronen worden uit een kathode uitgezonden en botsen met de gasatomen, waardoor ze van elektronen worden gestript.

2. Het plasma versnellen:

* Zodra het plasma is gemaakt, wordt het versneld met behulp van elektrische en magnetische velden.

* elektrostatische boegschroeven: Deze gebruiken een elektrisch veld om de ionen rechtstreeks te versnellen.

* Magnetoplasmadynamic (MPD) thrusters: Deze gebruiken een combinatie van elektrische en magnetische velden om het plasma te versnellen.

* Hall Effect Thrusters: Deze gebruiken een magnetisch veld om de elektronen te beperken en een elektrisch veld te creëren dat de ionen versnelt.

3. Het plasma uitputten:

* Het versnelde plasma wordt vervolgens uit de boegschroef uitgeput, waardoor stuwkracht ontstaat.

* De uitlaatsnelheid van plasmakrusten is veel hoger dan chemische raketten, waardoor ze efficiënter zijn in termen van drijfgasconsumptie.

Voordelen van plasma -voortstuwing:

* Hoge specifieke impuls: Plasma -boegschroeven kunnen een veel hogere specifieke impuls bereiken dan chemische raketten, wat betekent dat ze meer stuwkracht kunnen genereren voor dezelfde hoeveelheid drijfgas.

* Hoog efficiëntie: Plasma -boegschroeven zijn zeer efficiënt en zetten een aanzienlijke hoeveelheid elektrische stroom om in stuwkracht.

* lang werkende levensduur: Plasma -boegschroeven hebben geen bewegende delen, waardoor ze zeer duurzaam zijn en gedurende lange periodes kunnen werken.

Nadelen van plasma -voortstuwing:

* lage stuwkracht: Plasma -boegschroeven produceren meestal een lage stuwkracht, wat betekent dat ze niet geschikt zijn voor snelle versnelling.

* stroomvereisten: Plasma -boegschroeven vereisen aanzienlijk elektrisch vermogen om te werken, waardoor ze ongeschikt zijn voor missies waar de stroom beperkt is.

* Complexiteit: Plasma -boegschroeven zijn complexer en duurder om te ontwikkelen en te bouwen dan chemische raketten.

Toepassingen:

Plasma -voortstuwing wordt veel gebruikt in:

* Deep-space missies: De hoge efficiëntie en specifieke impuls van plasmakrusten maken ze ideaal voor langdurige missies naar verre planeten en asteroïden.

* stationsbeoordeling en baan verhogen: Plasma -thrusters kunnen worden gebruikt om de positie van ruimtevaartuigen in een baan om de baan te handhaven of om hun hoogte te verhogen.

* Wetenschappelijke missies: Plasma -boegschroeven worden gebruikt in wetenschappelijke missies om de zonnewind, de magnetosfeer en andere aspecten van de ruimte te bestuderen.

Toekomstige ontwikkelingen:

Onderzoek en ontwikkeling in plasma -voortstuwing blijft de grenzen verleggen van wat mogelijk is, met potentieel voor:

* Hogere stuwkrachtniveaus: Nieuwe ontwerpen worden ontwikkeld om de stuwkrachtproductie van plasmakrusten te vergroten.

* Verlaag de stroomvereisten: Er worden inspanningen geleverd om plasmakrusten te ontwikkelen die kunnen werken op lagere vermogensniveaus.

* Verbeterde prestaties: Onderzoek is aan de gang om de efficiëntie en levensduur van plasmakrusten te verbeteren.

Concluderend is plasma -voortstuwing een krachtige technologie met het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in ruimtevaart. De hoge efficiëntie en specifieke impuls maken het een ideale keuze voor veel ruimtemissies, en voortdurend onderzoek is de weg vrijgemaakt voor nog krachtigere en veelzijdige toepassingen in de toekomst.