Describa en detalle la etapa de desarrollo actual, los resultados del desarrollo, los principios de aplicación y ejemplos de motores de cohetes.
Los cohetes ahora están evolucionando desde cohetes tradicionales hasta motores de pequeño empuje. En el proceso de desarrollo, los motores de cohetes tradicionales dependen de la expansión del gas para la propulsión. Sin embargo, la velocidad de expansión del gas es de solo 3 a 4 metros por segundo. Se ven obligados a renunciar. Este método se utiliza para la propulsión a largo plazo en el espacio. Según la ecuación de empuje del cohete de Constantino, la calidad del propulsor en el espacio depende casi de la velocidad de propulsión y del incremento de velocidad requerido. Se utiliza el 90% del propulsor, el costo es extremadamente alto. Las principales tecnologías de propulsión por microondas, la tecnología de propulsión por plasma y la tecnología de propulsión de vela solar son relativamente maduras. La potencia de propulsión e irradia el gas con láser para acelerarlo a una velocidad extremadamente alta, propulsión por plasma, uno de los métodos de propulsión eléctrica. Es decir, los electrones en el plasma realizan un movimiento de deriva Hall bajo la acción de campos eléctricos y magnéticos transversales, y los iones expulsados forman un empuje para impulsar la nave espacial hacia adelante. La propulsión por plasma actual es el método de propulsión eléctrica más prometedor para la exploración del espacio profundo y el mantenimiento de la órbita de los satélites.
Hace treinta años, Franklin R. Chang Díaz, quien nació en Costa Rica y es 1/4 de ascendencia china, pensaba eso cuando estudiaba un doctorado en física del plasma en el MIT. En junio de 2009, como ex astronauta y físico, fundador y diseñador jefe de Ad Astra Rocket Company, Zhang Fulin se volvió más firme en esta opinión después de liderar al equipo para probar con éxito el motor de primera etapa de VASIMR.
VASIMR, un cohete de magnetoplasma de impulsos específicos variables de potencia total, aunque aún está lejos de la perfección final, ya ha causado gran repercusión en la comunidad aeroespacial.
Porque, cuando realmente nazca, el tiempo para aterrizar en Marte se reducirá de 250 días a 39 días.
El descubrimiento del movimiento del grafeno bajo la acción de la luz puede utilizarse como una nueva fuente de energía espacial. Carbon Century descubrió este importante descubrimiento de aplicación y desarrolló con éxito el dispositivo, demostrando plenamente el poder del grafeno. La propulsión ligera de cohetes de material energético [1] hace que la propulsión eléctrica ya no esté limitada por reactivos químicos.
En la ciencia ficción, los aviones siempre pueden proporcionar energía para todo el viaje entre estrellas. Pero en realidad, la tecnología de los motores de propulsión de cohetes simplemente no puede lograrlo.
Comparado con el tanque de propulsor expuesto, el motor del cohete químico parece pequeño, pero tiene un gran apetito. "Comes mucho, pero tu eficiencia en el trabajo no es alta", dijo Zhang Fulin. La gran cantidad de energía consumida por este motor sólo es eficaz para proporcionar energía a corto plazo: el combustible almacenado se agota rápidamente y los propulsores se desechan inmediatamente como basura. La mayor parte del combustible químico del cohete se utiliza para escapar de la gravedad de la Tierra, y el resto se utiliza para impulsar el "deslizamiento espacial" del cohete. El cohete llega a su destino únicamente por inercia. Para vuelos interestelares, este tipo de motor es evidentemente insuficiente.
"Saturno 5" es un representante típico. Su primera etapa contiene 2.075 toneladas de propulsor de queroseno de oxígeno líquido. Una vez encendido el motor, puede "beber" todas estas "bebidas" en 2 minutos y 34 segundos. El gas a alta temperatura se expulsa a una velocidad de 2.900 metros por segundo, pero sólo es suficiente para enviar una carga útil de 47 toneladas a la Luna. Del total de 3.500 toneladas de empuje que se pueden generar, gran parte se utiliza para "arrastrar" el propio cohete y más de 2.000 toneladas de combustible. Por tanto, su "impulso específico" no es elevado, sólo más de 300 segundos, lo que demuestra que su eficiencia de propulsión es baja. Por eso se necesita un cohete enorme para enviar a una persona de masa muy pequeña al espacio.
Los motores de plasma, o comúnmente conocidos como "propulsores de iones", adoptan una idea de diseño completamente diferente a la de los cohetes químicos. Utiliza la fuerza de Lorentz para acelerar átomos o iones cargados a través de un campo magnético para impulsar la nave espacial en sentido inverso, el mismo principio que los aceleradores de partículas y los cañones de riel. "Los cohetes de plasma proporcionan relativamente poco empuje durante un cierto período de tiempo, y luego, una vez que entran al espacio, serán como veleros con viento de cola, acelerando gradualmente hasta que su velocidad supere la de los cohetes químicos", dijo Zhang Fulin.
De hecho, muchas misiones de exploración espacial han utilizado hasta ahora motores de plasma, como la sonda "Dawn" de la NASA para detectar asteroides y la sonda japonesa "Hayabusa" para detectar cometas, y uno de los propósitos de. La sonda SMART-1 de la Agencia Espacial Europea que llegará a la Luna tiene como objetivo verificar cómo utilizar la tecnología de propulsión iónica para enviar futuras sondas a la órbita de Mercurio.
Estos ya prácticos motores de iones son muy pequeños, en su mayoría motores auxiliares, con muy poco empuje y aceleración. Se necesita mucho tiempo para que la nave espacial alcance la velocidad de vuelo predeterminada: motor de plasma SMART-1 La aceleración. proporcionado es de sólo 0,2 mm/s, y el empuje sólo equivale a la presión de un trozo de papel en la palma de la mano. Con un motor de este tipo, ni siquiera una hormiga puede escapar del campo de gravedad de la Tierra.
Pero su rendimiento en el espacio puede compensar esta deficiencia. Su impulso específico superior, lo que significa que puede proporcionar más energía con menos combustible, eventualmente dejará muy atrás a los cohetes químicos tradicionales. "Deep Space 1, lanzado en 1998, fue lanzado al espacio por un cohete Delta y luego propulsado por un motor de iones. Su motor de iones producía un empuje de 0,09 Newtons, con un impulso específico equivalente a 10 veces el de un cohete líquido. Cada día Consumiendo 100 gramos de propulsor de xenón, cuando el motor está funcionando a máxima velocidad, su velocidad aumenta de 25 a 32 metros por hora. Su tiempo de trabajo final supera las 14.000 horas, superando el tiempo de trabajo total de todos los motores de cohetes tradicionales anteriores". Fulin presentó el camino.
Es por este motivo que los motores de plasma se han convertido en el nuevo favorito de la industria aeroespacial. VASIMR, un nuevo actor en motores de plasma, fue catalogado como uno de los diez principales proyectos aeroespaciales emergentes en 2009 por el Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA). El nuevo director de la NASA, Charles Bolden, también se muestra muy optimista respecto a que VASIMR proporcione financiación a Ad Astra Rocket Company, con la esperanza de que puedan cumplir su compromiso de permitir que VASIMR se instale en misiones internacionales en 2012 o 2013. Una prueba de encendido. se lleva a cabo en la estación espacial.
Hoy en día, la mayoría de los aviones extranjeros funcionan con esta tecnología. El más famoso es el Dawn de la NASA. El objetivo del avión es Vesta y Ceres. Debido a su distancia, sólo puede ser propulsado por plasma.
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