Plasmaframdrivning är en typ av elektrisk framdrivning som använder en plasma som drivmedel. Plasma är en mycket joniserad gas, vilket innebär att dess atomer har tagits bort från vissa elektroner, vilket ger den en unik förmåga att lätt accelereras av elektriska och magnetiska fält. Detta gör det oerhört effektivt för framdrivningsframdrivning.
Här är en uppdelning av hur plasmaframdrivning fungerar:
1. Skapa plasma:
* En drivmedelgas (vanligtvis Xenon, Krypton eller Argon) matas in i thrusteren.
* Det är sedan joniserat med en av följande metoder:
* Elektrisk urladdning: En högspänningselektrisk ström passerar genom gasen, strippar elektroner och skapar joner.
* Radio-frekvens (RF) -fält: Elektromagnetiska vågor väcker gasmolekylerna och får dem att jonisera.
* elektronbombardement: Elektroner släpps ut från en katod och kolliderar med gasatomerna och strippar dem av elektroner.
2. Accelerera plasma:
* När plasma har skapats accelereras den med elektriska och magnetiska fält.
* Elektrostatiska thrusterare: Dessa använder ett elektriskt fält för att påskynda jonerna direkt.
* magnetoplasmadynamic (MPD) Thrusters: Dessa använder en kombination av elektriska och magnetfält för att påskynda plasma.
* Hall Effect Thrusters: Dessa använder ett magnetfält för att begränsa elektronerna och skapa ett elektriskt fält som påskyndar jonerna.
3. Uttömning av plasma:
* Den accelererade plasmaet är sedan uttömt ur thrusteren och skapar drivkraft.
* Avgashastigheten för plasmastruskor är mycket högre än kemiska raketer, vilket gör dem mer effektiva när det gäller drivande konsumtion.
Fördelar med plasmaframdrivning:
* hög specifik impuls: Plasma -thrusterar kan uppnå mycket högre specifik impuls än kemiska raketer, vilket innebär att de kan generera mer drivkraft för samma mängd drivmedel.
* Hög effektivitet: Plasma -thrusterare är mycket effektiva och omvandlar en betydande mängd elektrisk kraft till tryck.
* Långt livslängd: Plasma -thrusterar har inga rörliga delar, vilket gör dem mycket hållbara och kapabla att arbeta under långa perioder.
Nackdelar med plasmaframdrivning:
* lågt tryck: Plasma -thrusterar producerar vanligtvis lågt tryck, vilket innebär att de inte är lämpliga för snabb acceleration.
* KRAFT KRAV: Plasma -thrusterare kräver betydande elektrisk kraft för att driva, vilket gör dem olämpliga för uppdrag där kraften är begränsad.
* Komplexitet: Plasma -thrusterare är mer komplexa och dyra att utveckla och bygga än kemiska raketer.
Applikationer:
Plasmaframdrivning används ofta i:
* djuputrymme: Den höga effektiviteten och den specifika impulsen av plasma-thrusterare gör dem idealiska för långsiktiga uppdrag till avlägsna planeter och asteroider.
* Station-keeping och bana höjning: Plasma -thrusterare kan användas för att upprätthålla rymdskeppets position i bana eller för att höja deras höjd.
* Scientific Missions: Plasma -thrusterare används i vetenskapliga uppdrag för att studera solvinden, magnetosfären och andra aspekter av rymden.
Framtida utveckling:
Forskning och utveckling i plasmaframdrivning fortsätter att driva gränserna för vad som är möjligt, med potential för:
* Högre trycknivåer: Nya mönster utvecklas för att öka drivkraften för plasmastruskare.
* Lägre kraftkrav: Insatser görs för att utveckla plasma -thrusterar som kan fungera på lägre effektnivåer.
* Förbättrad prestanda: Forskning pågår för att förbättra effektiviteten och livslängden hos plasmastruskor.
Sammanfattningsvis är plasmaframdrivning en kraftfull teknik med potential att revolutionera rymdresor. Dess höga effektivitet och specifika impuls gör det till ett idealiskt val för många rymduppdrag, och pågående forskning banar vägen för ännu kraftfullare och mångsidiga tillämpningar i framtiden.
