propulsie spațială - tipuri de sisteme de propulsie

Sistemele de propulsie sunt clasificate în mai multe tipuri, în funcție de principiile fizice care stau la baza acestora.

motoare cu reacție

sistem de propulsie cu jet modifică viteza navei spațiale datorită scăderii a fluidului de lucru. Mișcarea dispozitivului este supus legii conservării impulsului și consecințele acesteia.

Exemple de motoare cu reacție pot servi motoare pentru rachete, inclusiv motoare electrice alimentate cu gaz sub presiune, precum și opțiuni exotice bazate pe acceleratori electromagnetice. Pe nava spatiala ascensiune poate folosi motoare cu reacție care rulează pe oxigenul atmosferic.

Un motor rachetă chimice

„Kestrel“ Compania „SpaceX“ de testare a motorului

Cea mai mare parte a motorului rachetă este un motor cu ardere internă. Fluid de lucru în ele este gazul fierbinte care este format prin reacția cu combustibil oxidant în camera de ardere. În unele cazuri, una sau mai mult de două componente sunt utilizate drept combustibil. produșii de reacție chimică din camera de ardere intră în duza Laval care asigură conversia maximă a energiei termice în energie cinetică. Viteza de ieșire a gazului este tipic mai mare de zece ori mai mare decât viteza sunetului la nivelul mării.

Motoare rachete chimice sunt cele mai puternice dintre toate tipurile de motoare de nave spațiale. Acestea sunt utilizate, inclusiv derivarea vehiculelor în spațiu.

Proiectul de ion motor rachetă implică încălzirea de plasmă sau de gaz ionizat in „sticla magnetic“, și eliberați-l printr-o „duză magnetică“. Plasma nu este în contact cu părți ale aparatului. Crearea unui astfel de motor este o sarcină extrem de dificilă, dar principiile sale sunt deja utilizate în fizica nucleară sau testate în laborator.

Motor racheta electric

teste de motor de ioni

În plus față de accelerarea fluidului de lucru datorită forțelor de gaz dinamic și girodinamicheskih poate utiliza un impact direct asupra particulelor. În acest scop, forța electromagnetică, și ca fluid de lucru ales este de obicei un gaz. Datorită gazului de energie electrică este mai întâi ionizat și apoi accelerat de câmpul electric și la viteză mare este evacuat din motor.

Pentru racheta electrica eficienta a puterii motorului este invers proporțională cu expirarea vitezei fluidului de lucru și forța de tracțiune generată. Din acest motiv, dezvoltarea modernă a sistemelor de propulsie a energiei de acest tip sunt de putere mica, dar aproape nici unul dintre fluidul de lucru.

În cazul în care zboară la distanțe relativ apropiate de energia soarelui la motoarele de rachetă electrice pot fi produse de baterii solare. Atunci când se operează în spațiu adânc este necesar de a utiliza o altă sursă de energie, cum ar fi o centrală nucleară.

Caracteristici ale centralei electrice sunt principalul factor de limitare în utilizarea motoarelor de rachete electrice, ca și cu generare de energie se mărește și greutatea instalației în sine, ceea ce crește greutatea navei spațiale și forța dorită pentru ao accelera.

Existent centralele nucleare este de aproximativ jumătate din greutatea celulelor solare de aceeași putere atunci când se lucrează în vecinătatea orbitei Pământului. generatoare chimice nu sunt folosite din cauza timpului de lucru. Una dintre opțiunile cele mai promițătoare pentru puterea de nave spațiale este de a transfera energia sub forma unui fascicul, dar pierderea de împrăștiere, în acest caz, face ca această metodă nepotrivită pentru zborurile pe distanțe lungi.

Pentru motoarele electrice racheta includ:

• motor ion
  • motor ion Electrostatic
  • împingător electrostatic
  • Hall-efect propulsorului
  • motor coloidal
• motor electrotermice
  • motor electrotermice DC
  • motor electrotermice cu microunde
  • împingător plasmă pulsatile
  • motor elicoidală, cu strat de plasmă geamăn
• cu motor electromagnetic
  • motor Magnetoplazmodiamichesky
  • Electrodeless împingător cu plasmă
  • motor de inducție pulsatile
  • accelerator electromagnetic impuls specific variabil
• accelerator electromagnetic

La electrotermice și motoare electromagnetice ioni și electroni sunt accelerate în același timp, eliminând necesitatea de a neutraliza fluxul.

fără Motoare de fluid de lucru

Prin NASA dimensiunea datelor spațiale naviga ar trebui să fie de ordinul a jumătate de kilometru

lege prevede conservarea impulsului care schimbă poziția centrului de masă al navei spațiale nu este posibilă fără scădere a fluidului de lucru. Cu toate acestea, spațiul care acționează forța gravitațională, câmpul magnetic și radiația solară. Mai multe sisteme de propulsie bazate pe utilizarea lor, ci din cauza distribuției forțelor în unități spațiale au o rezoluție înaltă.

Există unele motoare care nu necesită sau necesită o cantitate foarte mică de lichid de lucru. Acestea includ sisteme de cabluri. vele solare, folosind o presiune ușoară, și vele magnetice care reflectă vântul solar cu un câmp magnetic.

Nave spațiale supune legea conservării momentului cinetic, astfel încât în ​​loc să se rotește în jurul centrului de masă ca sistemul de propulsie poate fi folosit de acest aparat, este rotit în direcția opusă. Ea nu are nevoie de fluxul de fluid de lucru, cu toate acestea, aparatul este influențată de forțe externe, cum ar fi gravitatea sau aerodinamic, datorită care sunt necesare periodic pentru a „descărcare“ sistemul principal de propulsie într-un alt mod, de exemplu, prin motoare cu reacție. Punerea în aplicare a acestui principiu sunt giroscoape de putere.

Un alt mod de a folosi câmpul gravitațional al planetei este unitatea inerțial. Ea se bazează pe modificarea momentului de inerție al vehiculului la diferite porțiuni ale orbitei, ci pentru a produce un efect de dimensiune concretă a sistemului ar trebui să fie suficient de mare.

Și pentru a schimba traiectoria navei spațiale se utilizează gravitația ajuta. În acest caz, accelerația sau decelerația corpurilor cerești cu ajutorul gravitației. Atunci când se utilizează gravitația asista eficiența motorului rachetă poate fi îmbunătățită.

motoare ipotetice

Flying printr-o gaură de vierme în reprezentarea artistului

Există mai multe variante de nave spațiale de propulsie ipotetice, bazate pe noi principii fizice și nu pot fi puse în aplicare în practică. Până în prezent, un interes deosebit determina următoarele:

• motor de gravitație
• unitate hiperspatial
• vizuină
• sail diferențială
• unitate Reactionless - contrar legii conservării impulsului