전기 로켓 엔진. 무효 전력이란 무엇이며 어떻게 처리합니까? 전자기 로켓 엔진 작동 원리

우주의 어둠 속에 외로운 탐사선 새벽(새벽) NASA는 화성 궤도를 넘어 소행성대를 향해 돌진한다. 그는 태양계 형성의 초기 단계에 대한 새로운 정보를 수집해야합니다. 충돌과 상호 작용의 결과로 배아 행성의 가장 큰 잔해인 소행성 베스타와 세레스를 탐험하십시오. 4,5-4,7 수십억 년 전에 오늘날의 행성이 형성되었습니다.
그러나 이번 비행은 그 목적뿐만 아니라 주목할만한 것입니다. 2007년 10월 출시된 던(Dawn)호에는 장거리 비행을 현실화할 수 있는 플라즈마 엔진이 탑재됐다. 오늘날 이러한 엔진에는 여러 유형이 있습니다. 이들의 추력은 기존 연료와 같이 액체 또는 고체 화학 연료를 연소시키는 것이 아니라 전기장에 의한 하전 입자의 이온화 및 가속을 통해 생성됩니다.
NASA 제트 추진 연구소의 Dawn 탐사선 제작자는 소행성대에 도달하는 데 화학 연료 엔진보다 작동 유체가 10배나 적게 필요하기 때문에 플라즈마 엔진을 선택했습니다. 전통적인 로켓 엔진을 사용하면 Dawn 탐사선이 베스타나 세레스 중 하나에 도달할 수 있지만 둘 다 도달할 수는 없습니다.
전기 로켓 엔진은 빠르게 인기를 얻고 있습니다. 최근 우주 탐사선 비행 딥 스페이스 1 NASA의 혜성에 대한 접근은 전기 추진력을 사용하여 가능해졌습니다. 플라즈마 엔진은 또한 일본 탐사선 착륙을 시도하는 데 필요한 추력을 제공했습니다. 하야부사소행성과 우주선 비행을 위해 스마트-1달까지 가는 유럽 우주국. 입증된 이점을 고려하여 미국, 유럽 및 일본의 개발자는 장거리 비행을 계획할 때 태양계를 탐험하고 그 너머에 있는 지구와 유사한 행성을 검색하는 향후 임무에 이 엔진을 선택하고 있습니다. 플라즈마 엔진은 또한 진공 상태의 우주를 기초 물리학 연구를 위한 실험실로 바꾸는 것을 가능하게 할 것입니다.

장거리 비행 시대가 다가오고 있다

우주선용 엔진을 만들기 위해 전기를 사용하는 가능성은 20세기 초반에 고려되었습니다. 1950년대 중반. 미국 우주 프로그램을 이끌었던 Wernher von Braun의 전설적인 독일 로켓 팀의 일원인 Ernst Stuhlinger. 이론에서 실천으로 옮겨졌습니다. 몇 년 후 NASA의 글렌 연구 센터(당시에는 루이스 연구 센터로 불림)의 엔지니어들이 최초의 기능성 플라즈마 엔진을 만들었습니다. 1964년에는 밀도가 높은 대기층에 진입하기 전에 궤도를 수정하는 데 사용된 이러한 엔진에 우주 전기 로켓 테스트 프로그램의 일환으로 준궤도 비행을 수행하는 장치가 장착되었습니다.
플라즈마 전기 추진 엔진의 개념은 소련에서 독자적으로 개발되었습니다. 1970년대 중반부터. 소련 엔지니어들은 이러한 엔진을 사용하여 통신 위성의 정지궤도 방향을 보장하고 안정화하는데, 이는 소량의 작동 물질을 소비하기 때문입니다.

로켓 현실

플라즈마 엔진의 장점은 기존 로켓 엔진의 단점에 비해 특히 인상적입니다. 사람들이 검은 공간을 뚫고 머나먼 행성을 향해 돌진하는 우주선을 상상할 때, 엔진 노즐에서 나오는 긴 불꽃 기둥이 그들의 마음 눈앞에 나타난다. 실제로 모든 것이 완전히 다르게 보입니다. 비행 첫 몇 분 동안 거의 모든 연료가 소비되므로 선박은 관성에 의해 목표를 향해 이동합니다. 화학 연료 로켓 엔진은 지구 표면에서 우주선을 들어올려 비행 중에 궤도를 조정할 수 있게 해줍니다. 그러나 심우주 탐사에는 적합하지 않습니다. 너무 많은 양의 연료가 필요하기 때문에 실용적이고 경제적으로 수용 가능한 방식으로 지구에서 궤도로 들어올릴 수 없기 때문입니다.
장거리 비행에서 추가 연료 비용 없이 주어진 궤적에 도달하는 빠른 속도와 정확성을 달성하기 위해 탐사선은 중력으로 인해 원하는 방향으로 가속할 수 있는 행성이나 위성 방향의 경로에서 벗어나야 했습니다. (중력 새총 효과 또는 중력을 이용한 기동) 이 우회 경로는 중력 가속기 역할을 하는 천체의 정확한 통과를 보장하기 위해 발사 능력을 상당히 짧은 시간 창으로 제한합니다.
장기적인 연구를 수행하려면 우주선이 궤도를 조정하고 물체 주위의 궤도에 진입하여 할당된 작업을 완료하기 위한 조건을 보장할 수 있어야 합니다. 기동이 실패하면 관측에 사용할 수 있는 시간이 매우 짧습니다. 따라서 2006년 발사된 NASA의 뉴호라이즌스 우주탐사선은 9년 뒤 명왕성에 접근해 지구의 하루를 넘지 않는 아주 짧은 시간 안에 명왕성을 관측할 수 있게 된다.

로켓 운동 방정식

왜 아직까지 충분한 연료를 우주로 보낼 수 있는 방법이 없었나요? 이 문제가 해결되는 것을 방해하는 것은 무엇입니까?
그것을 알아 내려고 노력합시다. 설명하기 위해 우리는 전문가들이 주어진 작업에 필요한 연료의 질량을 계산할 때 사용하는 로켓 운동의 기본 방정식인 Tsiolkovsky 공식을 사용합니다. 1903년 러시아 과학자 K.E.에 의해 개발되었습니다. 로켓공학과 우주비행사의 아버지 중 한 명인 치올코프스키.

화학적인 그리고 전기 로켓 화학 및 전기 추진 시스템은 다양한 유형의 응용 분야에 적합합니다. 화학 물질(왼쪽)은 빠르게 높은 추력을 생성하므로 빠르게 고속으로 가속할 수 있지만 매우 많은 양의 연료를 소비합니다. 이러한 특성은 단거리 비행에 적합합니다. 작동 유체(연료)가 플라즈마인 전기 로켓 엔진(오른쪽), 즉 이온화 된 가스는 훨씬 적은 추력을 발생시키지만 비교할 수 없을 정도로 적은 연료를 소비하므로 훨씬 더 오래 작동할 수 있습니다. 그리고 우주 환경에서는 이동에 대한 저항이 없는 상태에서 오랫동안 작용하는 작은 힘으로 동일하고 더 높은 속도를 달성할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 플라즈마 로켓은 여러 목적지로의 장거리 비행에 적합합니다.

실제로 이 공식은 로켓에서 연소 생성물의 소진 속도가 높을수록 주어진 기동을 수행하는 데 필요한 연료가 적다는 직관적으로 실현된 사실을 수학적으로 설명합니다. 스케이트보드(우주선) 위에 공(연료) 바구니를 들고 서 있는 야구 투수(로켓 엔진)를 상상해 보세요. 공을 뒤로 던지는 속도(연소 가스의 비율)가 높을수록 마지막 공을 던진 후 스케이트보드가 더 빨리 굴러갑니다. 스케이트보드를 일정량만큼 과학자들은 이러한 속도 증가를 기호로 나타냅니다. dV (델타-ve를 읽어보세요).
더 구체적으로 말하면 이 공식은 로켓 노즐에서 흘러나오는 연소 생성물의 속도와 값이라는 두 가지 주요 수량을 사용하여 깊은 우주에서 특정 임무를 수행하기 위해 로켓에 필요한 연료의 질량과 관련됩니다. dV 일정량의 연료를 태워서 달성할 수 있습니다. 의미 dV 우주선이 관성 운동을 변경하고 필요한 기동을 수행하기 위해 소비해야 하는 에너지에 해당합니다. 특정 로켓 기술(주어진 배기 속도 제공)의 경우 로켓 운동 방정식을 통해 필요한 값을 달성하는 데 필요한 연료의 질량을 계산할 수 있습니다. dV , 즉. 필요한 기동을 수행합니다. 따라서. dV 비행 경로에 연료를 공급하는 비용이 일반적으로 전체 작업을 완료하는 데 드는 비용의 대부분을 차지하기 때문에 작업의 "비용"으로 생각할 수 있습니다.
화학연료를 사용하는 기존의 로켓에서는 연소생성물의 소진율이 낮다( 3-4 km/s). 이러한 상황만으로도 장거리 비행에 대한 사용의 타당성에 의문이 제기됩니다. 또한, 로켓의 운동 방정식의 형태는 증가함에 따라 dV 우주선의 초기 질량에서 연료가 차지하는 비율(“연료 질량 분율”)은 기하급수적으로 증가합니다. 따라서, 매우 중요한 장거리 비행용 장치에 있어서 dV , 연료는 거의 전체 시작 질량을 차지합니다.
몇 가지 예를 살펴보겠습니다. 지구 저궤도에서 화성으로 비행하는 경우 필요한 값 dV 에 관한 것입니다 4,5 km/s 로켓 운동 방정식에 따르면 그러한 행성 간 비행을 수행하는 데 필요한 연료의 질량 분율은 다음보다 큽니다. 2/3 . 외행성과 같이 태양계에서 더 먼 지역으로 비행하려면 다음이 필요합니다. dV ~에서 35 ~ 전에 70 km/s 기존 로켓의 연료 비율은 할당되어야 합니다. 99,98 % 시작 질량. 이 경우 장비나 기타 페이로드를 위한 공간이 남지 않습니다. 우주선의 목적지가 태양계에서 점점 더 멀어짐에 따라 화학 연료 엔진은 점점 더 쓸모 없게 될 것입니다. 아마도 엔지니어들은 연소 생성물의 유량을 크게 증가시키는 방법을 찾을 것입니다. 그러나 이것은 매우 어려운 작업입니다. 매우 높은 연소 온도가 필요하며, 이는 화학 반응에 의해 방출되는 에너지의 양과 로켓 엔진 벽 재료의 내열성에 의해 제한됩니다.

플라즈마 솔루션

플라즈마 엔진은 훨씬 더 높은 배기 속도를 허용합니다. 추력은 부분적으로 또는 완전히 이온화된 가스인 플라즈마를 기존 가스 역학 엔진의 한계를 훨씬 초과하는 속도로 가속하여 생성됩니다. 플라즈마는 레이저, 마이크로 또는 무선 주파수 파를 조사하거나 강한 전기장을 사용하는 등 가스에 에너지를 전달하여 생성됩니다. 과도한 에너지는 원자나 분자에서 전자를 제거하여 결과적으로 양전하를 획득하고 분리된 전자는 가스 내에서 자유롭게 이동할 수 있어 이온화된 가스가 금속 구리보다 훨씬 더 나은 전류 전도체가 됩니다. 플라즈마에는 주로 전기장과 자기장에 의해 움직임이 결정되는 전하 입자가 포함되어 있으므로 전기장이나 전자기장에 노출되면 구성 요소가 가속되어 추력을 생성하는 작동 물질로 방출될 수 있습니다. 필요한 자기장은 전극과 자석을 사용하거나, 외부 안테나나 와이어 코일을 사용하거나, 플라즈마를 통해 전류를 통과시켜 생성할 수 있습니다.
플라즈마를 생성하고 가속하는 에너지는 일반적으로 태양광 패널에서 얻습니다. 그러나 화성 궤도를 벗어나는 우주선의 경우 원자력 에너지원이 필요합니다. 태양으로부터 멀어질수록 태양 에너지 흐름의 강도는 감소합니다. 오늘날 로봇 우주 탐사선은 방사성 동위원소의 붕괴 에너지로 가열되는 열전 장치를 사용하지만, 더 긴 임무를 수행하려면 핵 또는 핵융합로가 필요할 것입니다. 우주선이 지구로부터 안전한 거리에 위치한 안정적인 궤도에 진입한 후에만 켜질 것이며, 작동이 시작되기 전에 핵연료는 불활성 상태로 유지되어야 합니다.
3가지 종류의 전기로켓엔진이 실용화 수준으로 개발됐다. 가장 널리 사용되는 것은 다운 프로브가 장착된 이온 엔진입니다.

이온 엔진

전기 추진 분야에서 가장 성공적인 개념 중 하나인 이온 추진 아이디어는 100년 전 우스터 폴리테크닉 대학(Worcester Polytechnic Institute) 대학원생이었던 미국 로켓 공학의 선구자인 로버트 H. 고다드(Robert H. Goddard)에 의해 제안되었습니다. 이온 엔진을 사용하면 다음에서 배기 속도를 얻을 수 있습니다. 20 ~ 전에 50 km/s(다음 페이지의 상자).
가장 일반적인 실시예에서, 이러한 모터는 장벽층을 갖는 태양전지 패널로부터 에너지를 받는다. 우주선 뒤쪽에 설치된 버킷보다 약간 큰 짧은 실린더입니다. "연료"탱크에서 크세논 가스가 공급되어 이온화 챔버로 들어가며, 여기서 전자기장은 크세논 원자에서 전자를 제거하여 플라즈마를 생성합니다. 두 개의 메쉬 전극 사이의 전기장에 의해 양이온이 끌어내어 매우 빠른 속도로 가속됩니다. 플라즈마의 각 양이온은 엔진 후면에 위치한 음극에 강한 인력을 받아 후면 방향으로 가속됩니다.
양이온의 유출은 우주선에 음전하를 생성하고, 이것이 축적되면서 방출된 이온을 우주선으로 다시 끌어당겨 추력을 0으로 줄입니다. 이를 방지하기 위해 외부 전자 소스(음극 또는 전자총)를 사용하여 나가는 이온 흐름에 전자를 도입합니다. 이는 유출되는 흐름의 중화를 보장하여 우주선을 전기적으로 중립으로 유지합니다.

오늘날 상업용 우주선(주로 정지 궤도의 통신 위성)에는 수십 개의 이온 추진기가 장착되어 있어 궤도 위치와 방향을 수정하는 데 사용됩니다.
지구 근처 궤도에서 발사할 때 지구의 중력을 극복하기 위해 전기 추력 생성 시스템을 사용한 세계 최초의 우주선은 20세기 말에 있었습니다. 조사 딥 스페이스 1먼지가 많은 보렐리 혜성의 꼬리를 통과하여 비행하려면 속도를 4,3 km/s, 더 적은 비용이 사용됨 74 kg의 크세논(맥주 통 전체와 거의 같은 질량). 이는 중력 새총 대신 추력을 사용하는 우주선이 달성한 가장 큰 속도 증가입니다. Dawn은 곧 기록을 약 2배 이상 초과할 예정입니다. 10 km/s 제트 추진 연구소의 엔지니어들은 최근 3년 이상 지속적으로 작동할 수 있는 이온 엔진을 시연했습니다.

전기 로켓 엔진 시대의 시작

1903 예: K.E. Tsiolkovsky는 우주 비행의 연료 소비를 계산하는 데 널리 사용되는 로켓 운동 방정식을 도출했습니다. 1911년에 그는 전기장이 하전 입자를 가속시켜 제트 추력을 생성할 수 있다고 제안했습니다.
1906 g.: Robert Goddard는 제트 추진력을 생성하기 위해 하전 입자의 정전기 가속을 사용하는 것을 고려했습니다. 1917년에 그는 현대 이온 엔진의 전신인 엔진을 만들고 특허를 받았습니다.
1954 예: Ernst Stuhlinger는 이온 엔진의 특성을 최적화하는 방법을 보여주었습니다.
1962 g.: 소련, 유럽 및 미국 연구자들의 연구를 기반으로 제작된 더욱 강력한 유형의 플라즈마 추진기인 홀 추진기에 대한 첫 번째 설명을 게시했습니다.
1962 예: Adriano Ducati는 가장 강력한 유형의 플라즈마 엔진인 MPD(자기플라즈마-운동역학) 엔진의 작동 원리를 발견했습니다.
1964 도시: 우주선 서트 1 NASA가 최초로 우주에서 이온 엔진 테스트에 성공했습니다.
1972 g.: 소련 위성 "Meteor"가 홀 엔진을 사용하여 최초의 우주 비행을 했습니다.
1999 도시: 우주 탐사선 딥 스페이스 1 NASA의 비활성 추력 연구소(Inactive Thrust Laboratory)는 지구 궤도에서 발사할 때 지구의 중력을 극복하기 위한 주 추진 시스템으로 이온 엔진을 최초로 성공적으로 사용하는 방법을 시연했습니다.

전기 로켓 엔진의 특성은 하전 입자의 유출 속도뿐만 아니라 추력 밀도(이 입자가 흐르는 구멍의 단위 면적당 추력 값)에 의해 결정됩니다. 이온 및 이와 유사한 정전기 추진기의 성능은 공간 전하에 의해 제한되며, 이는 달성 가능한 추력 밀도에 매우 낮은 제한을 둡니다. 사실은 양이온이 엔진의 정전기 그리드를 통과할 때 필연적으로 그들 사이에 양전하가 축적되어 이온을 가속하는 전기장의 강도가 감소한다는 것입니다.
이로 인해 프로브 엔진의 추력이 깊은 공간 1의 무게는 종이 한 장의 무게와 맞먹는데, 이는 공상과학 영화에 나오는 엔진의 추력과는 거리가 멀다. 이 힘을 사용하여 0에서 0까지 자동차를 가속하려면 100 km/h(움직임에 대한 저항이 없는 경우: 자동차가 땅에 서 있으면 그러한 힘은 그 자리에서 움직이지도 않습니다. 대략 차선)은 2일 이상 걸렸을 것입니다. 저항이 없는 진공 상태의 공간에서는 매우 작은 힘이라도 충분히 오랫동안 작용하면 장치에 고속을 부여할 수 있습니다.

홀 엔진

홀 추진기(39페이지 상자)라고 불리는 플라즈마 추진기의 변형은 공간 전하로 인한 제한이 없으므로 비슷한 크기의 이온 추진기보다 더 빠른 속도로 우주선을 가속할 수 있습니다. 추력 밀도). 서구에서는 이 기술이 구 소련의 개발 시작보다 30년 뒤인 1990년대 초에 인정을 받았습니다.
엔진 작동 원리는 1879년 당시 존스 홉킨스 대학교 대학원생이었던 Edwin H. Hall이 발견한 기본 효과의 사용을 기반으로 합니다. 홀은 서로 수직인 전기장과 자기장이 생성되는 도체에서 이 두 필드에 수직인 방향으로 전류(홀 전류라고 함)가 발생한다는 것을 보여주었습니다.
홀 추진기에서는 내부 양극(양극)과 외부 음극(음극) 사이의 전기 방전에 의해 플라즈마가 생성됩니다. 방전은 전극 사이의 간격에 있는 중성 가스 원자로부터 전자를 제거합니다. 생성된 플라즈마는 적용된 방사형 자기장과 방위각으로 흐르는 전류(이 경우 홀 전류)의 상호 작용으로 인해 발생하는 로렌츠 힘에 의해 원통형 엔진의 출구를 향해 가속됩니다. 방향, 즉 중앙 전극 주변. 홀 전류는 전기장과 자기장에서 전자의 이동에 의해 생성됩니다. 사용 가능한 전력에 따라 유출 속도는 10 ~ 전에 50 km/s
이러한 유형의 플라즈마 추진기는 전체 플라즈마(양이온과 음전자 모두)를 가속시키기 때문에 공간 전하의 한계에서 자유롭습니다. 따라서 달성 가능한 추력 밀도와 그에 따른 강도(따라서 잠재적으로 달성 가능한 값) dV )은 같은 크기의 이온 엔진보다 몇 배 더 높습니다. 200개가 넘는 홀 추진기가 이미 지구 저궤도의 위성에서 작동하고 있습니다. 그리고 유럽 우주국이 우주선을 경제적으로 가속하기 위해 사용한 것은 바로 이 엔진이었습니다. 스마트 1달로 비행하는 동안.

홀 추진기의 크기는 매우 작기 때문에 엔지니어들은 높은 배기 속도와 추력 값을 얻는 데 필요한 더 높은 전력을 공급받을 수 있도록 이러한 장치를 만들려고 노력하고 있습니다.
프린스턴 대학교 플라즈마 물리학 연구소의 과학자들은 홀 추진기의 벽에 단면 전극을 설치하여 플라즈마를 좁은 출력 빔에 집중시키는 방식으로 전기장을 생성함으로써 어느 정도 성공을 거두었습니다. 이 설계는 쓸모없는 추력의 축외 구성 요소를 줄이고 플라즈마 빔이 엔진 벽과 접촉하지 않기 때문에 엔진 수명을 연장합니다. 독일 엔지니어들은 특별한 구성의 자기장을 사용하여 거의 동일한 결과를 얻었습니다. 그리고 스탠포드 대학의 연구원들은 내구성이 뛰어난 다결정 다이아몬드로 엔진 벽을 코팅하면 플라즈마에 의한 침식에 대한 저항력이 크게 향상된다는 사실을 보여주었습니다. 이러한 모든 개선으로 홀 추진기는 장거리 우주 비행에 적합해졌습니다.

차세대 엔진

추력 밀도를 더욱 높이는 한 가지 방법은 엔진에서 가속되는 플라즈마의 총량을 늘리는 것입니다. 그러나 홀 추진기의 플라즈마 밀도가 증가함에 따라 전자와 원자 및 이온의 충돌 빈도가 증가합니다.
전자가 가속에 필요한 홀 전류를 운반하는 것을 방지합니다. 더 밀도가 높은 플라즈마의 사용은 MPD(Magnetoplasmodynamic) 엔진에 의해 가능합니다. 이 엔진에서는 홀 전류 대신 주로 전기장(왼쪽에 삽입)을 따라 전달되고 파괴에 훨씬 덜 민감한 전류가 사용됩니다. 원자와의 충돌로 인해.
일반적으로 MTD 모터는 더 큰 원통형 양극 내부에 위치한 중앙 음극으로 구성됩니다. 가스(보통 리튬 증기)는 음극과 양극 사이의 환형 간격으로 공급되며, 그곳에서 음극에서 양극으로 방사상으로 흐르는 전류에 의해 이온화됩니다. 전류는 방위각 자기장(중앙 음극 주변)을 생성하고 자기장과 전류의 상호 작용으로 추력을 생성하는 로렌츠 힘이 생성됩니다.
일반 버킷 크기의 MTD 엔진은 태양광 또는 원자력 소스에서 약 1MW의 전력을 처리할 수 있으며 15~60km/s의 배기 속도를 허용합니다. 정말 작고 용감해요.

MTD 엔진의 또 다른 장점은 조절 가능성입니다. 배기 속도와 추력은 현재 강도 또는 작업 물질의 유량을 변경하여 조정할 수 있습니다. 이를 통해 비행 경로 최적화 필요성에 따라 엔진 추력 및 배기 속도를 변경할 수 있습니다. MTD 엔진의 특성을 악화시키고 서비스 수명에 영향을 미치는 프로세스, 특히 플라즈마 침식, 플라즈마 불안정성 및 전력 손실에 대한 집중적인 연구를 통해 고성능의 새로운 엔진을 만드는 것이 가능해졌습니다. 그들은 리튬이나 바륨 증기를 작동 물질로 사용합니다. 이러한 금속의 원자는 쉽게 이온화되어 플라즈마의 내부 에너지 손실을 줄이고 더 낮은 음극 온도를 유지할 수 있습니다. 작동 물질로 액체 금속을 사용하고 전류와 표면의 상호 작용 특성을 변경하는 채널이 있는 음극의 특이한 디자인은 음극 침식을 크게 줄이고 보다 안정적인 MTD 모터를 만드는 데 도움이 되었습니다.
학계와 NASA의 과학자 팀은 최근 새로운 "리튬" MTD 엔진 개발을 완료했습니다. a2. 잠재적으로 큰 탑재량과 사람을 운반하는 핵추진 우주선을 달과 화성에 전달할 수 있을 뿐만 아니라 태양계 외부 행성에 자동 우주 정거장의 비행을 제공할 수도 있습니다.

거북이 승리

이온(Ion), 홀(Hall) 및 자기플라스모다이나믹(Magnetoplasmodynamic)은 이미 실용적인 응용이 확인된 세 가지 유형의 플라즈마 엔진입니다. 지난 수십 년 동안 연구자들은 유망한 옵션을 많이 제안해 왔습니다. 펄스 및 연속 모드로 작동하는 모터가 개발되고 있습니다. 일부에서는 전극 사이의 전기 방전을 사용하여 플라즈마가 생성되고 다른 경우에는 코일이나 안테나를 사용하여 유도 방식으로 생성됩니다. 플라즈마 가속 메커니즘도 로렌츠 힘을 사용하거나, 자기적으로 생성된 전류 층에 플라즈마를 도입하거나, 이동하는 전자기파를 사용하는 등 다릅니다. 한 가지 유형에는 자기장을 사용하여 생성된 눈에 보이지 않는 "로켓 노즐"을 통해 플라즈마를 방출하는 것도 포함됩니다.
모든 경우에 플라즈마 로켓 엔진은 일반 로켓 엔진보다 더 느리게 가속됩니다. 그럼에도 불구하고 "느릴수록 빠르다"는 역설 덕분에 궁극적으로 동일한 질량의 연료를 사용하는 화학 연료 엔진보다 훨씬 더 빠른 속도로 우주선을 가속하기 때문에 더 짧은 시간에 먼 목표를 달성할 수 있습니다. 이를 통해 중력 새총 효과를 제공하는 몸체에 대한 편차로 인해 시간을 낭비하는 것을 방지할 수 있습니다. 느리게 움직이는 거북이가 결국 토끼를 앞지른다는 유명한 이야기처럼, 다가오는 심우주 탐사 시대에 더욱 보편화될 '마라톤' 비행에서도 거북이가 승리할 것입니다.

오늘날 가장 발전된 플라즈마 엔진은 다음을 제공할 수 있습니다. dV ~ 전에 100 km/s 이것은 합리적인 시간에 외부 행성으로 날아가기에 충분합니다. 심우주 탐사 분야에서 가장 인상적인 프로젝트 중 하나는 토성의 가장 큰 달인 타이탄에서 토양 샘플을 지구로 전달하는 것입니다. 과학자들에 따르면 타이탄의 대기는 수십억 년 전에 지구를 둘러싸고 있던 것과 매우 유사합니다. .
타이탄 표면의 샘플은 과학자들에게 생명체의 화학적 전구체 징후를 검색할 수 있는 드문 기회를 제공할 것입니다. 화학 연료 로켓 엔진은 그러한 탐험을 불가능하게 만듭니다. 중력 새총을 사용하면 비행 시간이 3년 이상 늘어납니다. 그리고 "작지만 원격" 플라즈마 엔진을 탑재한 탐사선은 그러한 여행을 훨씬 더 빠르게 할 수 있을 것입니다.

번역: I.E. 사체비치

추가 문헌

외행성 탐사를 위한 원자력 전기 추진의 이점. G. Woodcocket al. 미국 항공 우주 연구소, 2002.

전기 추진. 물리 과학 및 기술 백과사전의 Robert G. Jahn 및 Edgar Y. Choueiri. 세 번째 버전. 학술 출판물, 2002.

전기 추진의 중요한 역사: 최초 50년(1906-1956). Edgar Y. Choueiri, Journal of Propulsion and Power, Vol. 20, 아니. 2, 193-203페이지; 2004.