⚙️ Ученые предложили плазменный двигатель, которому не нужны внешние генераторы
⚙️ Ученые предложили плазменный двигатель, которому не нужны внешние генераторы Исследователи НИЯУ МИФИ научились использовать вторично-эмиссионные неустойчивости, один из самых неприятных побочных эффектов в плазменных установках . Результатом стал концепт принципиально нового плазменного двигателя и генератора сверхмощных импульсов на базе автоколебательного вторично-эмиссионного разряда, которым не нужны сложные внешние системы питания. 💡 В чем проблема? В любой плазменной установке — от промышленных магнетронов до термоядерных реакторов и ионных двигателей — на границе между плазмой и стенкой камеры происходит обмен зарядами. Если электрод обладает высокой вторичной эмиссией, этот процесс может стать неустойчивым. Возникают колебания тока и напряжения, которые считаются опасными: они приводят к срывам плазмы, выходу из строя блоков питания и разрушению оборудования. Ученые обнаружили, что при грамотном контроле параметров разряд с высокоэмиссионным электродом представляет собой электрический элемент с особой вольт-амперной характеристикой, способной превратить систему в генератор или широкополосный усилитель. ВЧ-колебания формируются за счет плазмы и плазменно-поверхностного взаимодействия внутри камеры — без внешних генераторов, фидерных линий и согласующих устройств. ✍️Как это работает? Секрет кроется в тончайшем слое на поверхности электрода. Авторы использовали металлы, например, алюминий, из которых формируется оксидная пленка толщиной около 50 нанометров. Вместе с плазмой она работает как широкополосный усилитель: в пленке возникает электрическое поле, позволяющее электронам из металла туннелировать. Коэффициент вторичной эмиссии возрастает в десятки и сотни раз — именно этот слой определяет свойства мощного разряда, раскачивая колебания до гигагерцового диапазона или с амплитудами до сотен киловольт. 💼 Где пригодится? По словам авторов, в первую очередь разработка пригодится для плазменных ракетных двигателей. Самые энергоэффективные современные двигатели требуют внешних систем накачки ВЧ-мощности — геликонных антенн. Отсутствие такой антенны кардинально упрощает и облегчает конструкцию, позволяет использовать водоохлаждаемые металлические стенки разрядной камеры и кратно увеличивать мощность. Для космоса важно, что у конструкции резко сокращаются габариты и вес. Кроме того, двигатель способен эффективно работать на водороде с примесями кислорода и, что самое важное, на парах воды. 🧑🏫 Что дальше? В настоящее время собран макет установки мощностью до 10 киловатт. Сейчас физики подбирают оптимальные режимы и исследуют работу на различных газах.