अंतरिक्ष में लंबे समय तक काम करने के लिए, एक सौ पांच मीटर प्रति सेकंड या उससे अधिक के प्लाज्मा प्रवाह वेग वाले विश्वसनीय इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन का उपयोग किया जाना चाहिए। पिछली शताब्दी के मध्य में प्लाज्मा इंजन सक्रिय रूप से विकसित होने लगे। और आज भी यह काम जारी है।
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हमारे पूर्वज लंबे समय से अंतरिक्ष में उड़ान भरना चाहते थे। लंबे समय से, इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज का उपयोग करके गैस का सक्रिय रूप से अध्ययन किया गया है। इसे इलेक्ट्रोड के साथ एक कांच के कंटेनर में रखा गया था। फिर, जब दबाव कम किया गया, तो कैथोड से निकलने वाली किरणें दिखाई दीं, जो वास्तव में, जैसा कि बाद में पता चला, इलेक्ट्रॉनों की एक धारा थी।
और 1886 में पता चला कि कैथोड में छेद करते समय अन्य किरणें, गैसों के आयनीकृत परमाणु उनसे विपरीत दिशा में खिंचे चले आते हैं। लेकिन तब, निश्चित रूप से, उन्हें इस बात का अंदाजा नहीं था कि जेट थ्रस्ट प्राप्त करने के लिए उनका उपयोग किया जाएगा।
सोवियत संघ के दिनों में, अंतरिक्ष उड़ान के लिए वाहनों में इन तकनीकों को लागू करने के लिए भौतिकी और प्रौद्योगिकी SOAN की प्रयोगशालाओं में आयन और प्लाज्मा थ्रस्टर्स विकसित किए गए थे। 1950 के दशक में शुरू हुआ कामबीसवीं सदी। दो प्रकार के उपकरण खोले गए हैं:
- इरोसिव इंजन (आवेग);
- स्थिर प्लाज्मा प्रणोदक (गैर स्पंदित)।
आज तक इन्हीं दो प्रकारों का उपयोग किया जाता है।
क्षयकारी और स्थिर
आज जो प्लाज्मा इंजन जाना जाता है वह नोजल से प्लाज्मा जेट के प्रतिक्रियाशील बल के कारण संचालित होता है। प्लाज्मा स्वयं एक विद्युत निर्वहन के माध्यम से बनता है। एक सरल मोटर शक्ति स्रोत के लिए, एक स्पंदित मोड (इरोसिव प्लाज्मा इंजन) का चयन किया जाता है। ऊर्जा स्रोत एक संधारित्र है जिसमें 0.5 माइक्रोफ़ारड की समाई और 10 केवी का वोल्टेज होता है। इसे ट्रांसफॉर्मर से डायोड और एक रेसिस्टर से चार्ज किया जाता है।
ऐसे उपकरणों की सहायता से छोटे और सटीक आवेग थ्रस्ट बनते हैं, जिन्हें अन्य प्रकार के रॉकेट मोटर्स के संचालन से प्राप्त नहीं किया जा सकता है। 1964 में Zond-2 अंतरिक्ष स्टेशन पर स्पंदित प्लाज्मा थ्रस्टर्स का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया।
SPD एक विस्तारित क्षेत्र में और इलेक्ट्रॉनों के बंद बहाव के साथ एक त्वरक का एक प्रकार है। ऐसे उपकरण लंबे समय तक काम कर सकते हैं। 1972 में सोवियत उल्का पर सवार दो क्सीनन इंजन पहली बार लॉन्च किए गए थे।
ऑपरेटिंग सिद्धांत: प्रोटोटाइप
इंस्टॉलेशन निम्नानुसार काम करता है। संधारित्र के लिए वोल्टेज वर्तमान-संचालक कलेक्टर और निर्वहन कक्ष के इलेक्ट्रोड के बीच का अंतर है। जब वोल्टेज ब्रेकडाउन मान तक पहुंच जाता है, तो इंजन कक्ष में एक विद्युत निर्वहन दिखाई देता है। वहां की हवा को गर्म किया जाता हैदस हजार इकाइयाँ और एक प्लाज्मा अवस्था प्राप्त करता है। दबाव तेजी से बढ़ता है, और प्लाज्मा जेट बड़ी गति से नोजल से बाहर निकलता है।
रॉकेट, जो इंजन से जुड़ा होता है, जेट से जेट पावर प्राप्त करता है। एक नरम घुमाव प्राप्त करने के लिए, रॉकेट को बॉल बेयरिंग से जोड़ा जाता है और एक काउंटरवेट द्वारा संतुलित किया जाता है।
सबसे जटिल विद्युत इकाई एक संग्राहक है जो करंट की आपूर्ति करता है। इलेक्ट्रोड के बीच अंतराल आधा मिलीमीटर से अधिक नहीं होना चाहिए। तब संधारित्र से लगभग कोई बिजली की हानि नहीं होगी, और जब रॉकेट घूमना शुरू करेगा तो कोई अतिरिक्त घर्षण उत्पन्न नहीं होगा।
रॉकेट और पूरे प्लाज्मा रॉकेट इंजन के अलग-अलग आकार हो सकते हैं, लेकिन स्रोत की शक्ति और संधारित्र के आकार का मिलान होना चाहिए। मूल इकाइयों और रॉकेट डिजाइन की गणना करने के लिए, विशेष सूत्रों द्वारा गणना के बाद योजना का उपयोग करना सुविधाजनक है।
उदाहरण पर प्रायोगिक मान
छह हजार वाट के दिए गए वोल्टेज और 0.510 (-6) f के कैपेसिटर कैपेसिटेंस के उदाहरण पर, गणना के परिणामस्वरूप, इंजन कक्ष में जारी होने वाली ऊर्जा 5.4 जे है। और यदि तापमान का अंतर 10000K है, तो कक्ष का आयतन आधा घन सेंटीमीटर के बराबर होगा।
तब विद्युत परिपथ के अवयव होंगे:
- ट्रांसफार्मर 2205000V, 200 वाट की शक्ति वाला;
- 100 वाट की शक्ति के साथ तार रोकनेवाला।
इस मॉडल में एक हजार वोल्ट से अधिक का ऑपरेटिंग वोल्टेज है, और इसलिए होना चाहिएइसके साथ काम करते समय बहुत सावधान रहें और सभी आवश्यक सुरक्षा नियमों का पालन करें।
प्रयोग के लिए सुरक्षा नियम
- लॉन्च एक व्यक्ति द्वारा किया जाता है। अन्य डिवाइस से एक मीटर की दूरी पर खड़े हो सकते हैं।
- यूनिट के सभी संचालन और हाथ से स्पर्श तभी किया जा सकता है जब उसके कम से कम एक मिनट प्रतीक्षा करने के बाद बिजली की आपूर्ति से डिस्कनेक्ट कर दिया जाए। तब संधारित्र के पास निर्वहन का समय होगा।
- बिजली की आपूर्ति एक धातु के मामले में होनी चाहिए, जो सभी तरफ से बंद हो। ऑपरेशन के दौरान, इसे तांबे के तार के माध्यम से जमीन पर रखा जाता है, जिसका व्यास कम से कम डेढ़ मिलीमीटर होना चाहिए।
असली रॉकेट के लिए प्लाज्मा थ्रस्टर कई हजार गुना अधिक शक्तिशाली होने चाहिए! हो सकता है कि जो लोग आज छोटे नमूनों के साथ प्रयोग करते हैं वे कल प्लाज्मा की नई संभावनाओं और गुणों की खोज करेंगे।
