itemscope itemtype="http://schema.org/WebPage"

А вместо сердца плазменный мотор. Вся правда о плазменных двигателях

Китайцы разработали плазменный реактивный двигатель. Звучит как начало фантастического фильма категории B, но вроде бы написали об этом в серьёзном, научном, рецензируемом журнале. Как такое могло произойти, правда ли это и когда земляне вообще перешли на плазменные двигатели? WARHEAD.SU приоткрывает завесу тайны.

/ /
6.5K
59
42
26
Фото: Roger Bootsma

Китайцы разработали плазменный реактивный двигатель. Звучит как начало фантастического фильма категории B, но вроде бы написали об этом в серьёзном, научном, рецензируемом журнале. Как такое могло произойти, правда ли это и когда земляне вообще перешли на плазменные двигатели? WARHEAD.SU приоткрывает завесу тайны.

Китайский прорыв

Фарид Мамедов
Фарид Мамедов

И вновь в топы научных новостей ворвался китайский Ухань. Но на этот раз китайцы переплюнули сами себя. Из обычной микроволновки и электронасоса дальневосточные умельцы смонстрячили плазменный двигатель. И он даже заработал.

На самом деле всё очень серьёзно. Исследователи из Уханьского университета под руководством инженера Даня Е опубликовали 5 мая 2020 года статью, в которой описали работающий прототип плазменного двигателя. Обошлось без зубодробительной физики, сложных формул и сомнительных гравитационных эффектов.

Принцип действия экспериментальной установки прост до безобразия. Компрессор подаёт воздух под давлением в кварцевую трубку, к которой подсоединён волновод. На одном из концов которого расположен магнетрон мощностью 1 кВт — то самое устройство, без которого мы не могли бы разогревать пищу в микроволновке. С помощью генерируемого им излучения 2,45 ГГц происходят нагрев и ионизация подаваемого воздуха. Получается плазма, которую потом отводят в «реактивное сопло» — кварцевую трубку диаметром 24 мм.

А вместо сердца плазменный мотор. Вся правда о плазменных двигателях
Фарид Мамедов
Фарид Мамедов

Так как на одном конце у нас прикреплена «микроволновка», получившуюся установку охлаждают водой. Без этой важной детали китайцы рисковали бы получить высокоплазменный электромангал.

Эксперимент оказался суперуспешным. Созданной тягой китайцы заставили подпрыгивать килограммовый стальной шар, который укрепили на конце импровизированного сопла. Немного экстраполировав получившиеся цифры — подъёмная сила 28 Н/кВт и давление 24 кН/кв.м, — авторы сделали серьёзный вывод: воздушноплазменный реактивный двигатель их типа может быть «жизнеспособной альтернативой обычному реактивному двигателю на ископаемом топливе». Тройное комбо: не надо будет жечь нефтепродукты, загрязнять атмосферу углеродом, ещё и климат Земли спасём от перегрева.

Ну конечно же, можно сказать, что вот ради последнего-то всё и затевалось — заговор китайских экологов-атлантистов, не иначе. Но на самом деле всё гораздо печальнее.

Дьявол в деталях

Фарид Мамедов
Фарид Мамедов

Для начала — нельзя вот так взять и экстраполировать данные эксперимента на промышленный двигатель большей мощности. Во-первых, потому что реактивная тяга будет в тысячи раз выше, чем в установке. Во-вторых, удельная мощность, которая понадобится для ионизации, на порядки превзойдёт использованную при эксперименте — сотни кВт или даже МВт.

Откуда её возьмут? Из батареек для автомобиля Tesla Model S (310кВт), как предлагают авторы статьи? А охлаждающий контур? Это же кубометры воды или хладагента! У нас двигатель тогда будет напоминать летающий бассейн с малю-ю-юсеньким соплом. И по удельной мощности он явно проиграет своим углеводородным конкурентам.

Не выходит авиадвигатель из такого прототипа.

Можно сказать, что сенсация дутая, но есть нюанс. Китайцам удалось собрать прототип плазменного двигателя из нечистот и палок. Получившаяся удельная мощь в разы выше, чем у аналогов — немецких или разрабатываемых для НАСА по проекту «Рассвет». Простейшая схема, простейшие технические решения, обычный комнатный воздух для получения плазмы. На самом деле, есть место для неумеренного оптимизма: проблема-то инженерная. Ведь в конце концов — плазменный, или ионный двигатель уже почти несколько десятилетий используется в космосе. Мощность у него небольшая — тяги только и хватает, что ориентировать спутник на орбите. Но здесь важен опыт разработок, который есть у США, России, Японии, Китая.

Так может быть, какая-то космическая держава создаст работающий промышленный вариант?

Изображения микроволновой воздушно-плазменной струи при разных настройках мощности
Изображения микроволновой воздушно-плазменной струи при разных настройках мощности

Мирная космическая плазма

Михаил Котов
Михаил Котов

Плазменные двигатели для обывателя проходят в настоящее время примерно по той же категории, что и плазменные пушки и плазмоганы, — удивительные фантастические изобретения, предназначенные для защиты рубежей нашей галактики от зелёных человечков и рептилоидов.

Когда люди узнают, что плазменные двигатели в космосе используются с начала семидесятых годов, обычно их удивлению практически нет предела. Наверное, многие просто забыли школьный курс физики и уже не помнят, что плазма — это ионизированный газ, и самый простой способ увидеть её — плазменная лампа, изобретённая ещё Николой Теслой.

В настоящее время одни из самых популярных плазменных ракетных двигателей — это электроракетные двигатели на эффекте Холла. Работает такой двигатель от электрического тока, однако ему требуется и рабочее тело для движения (вещество, которое ионизируется и отбрасывается через сопло, за счёт чего движется космический аппарат. — Прим.ред.). Например, криптон или ксенон. Сам двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. В камеру с одной стороны подаётся рабочее тело, и за счёт разности потенциалов и эффекта Холла, создаваемого магнитной силой, ионы рабочего тела начинают двигаться к другому концу камеры, откуда и происходит истечение плазмы.

Двигатели на эффекте Холла 12,5кВт и 13кВт
Двигатели на эффекте Холла 12,5кВт и 13кВт (фото: NASA)
Антон Железняк
Антон Железняк
Эксперт по техническим и инженерным вопросам

На самом деле с определениями конструкторы пока не договорились. Все виды таких двигателей называются ионными, а плазменный двигатель на эффекте Холла — это лишь один из вариантов конструкции электроракетного двигателя, использующего ионизированный газ. С другой стороны, иногда все такие двигатели называют плазменными. В общем, не бойтесь перепутать, вас поймут.

Михаил Котов
Михаил Котов

Работать такой двигатель может как в космосе, так и в атмосфере. Почему на Земле все до сих пор не летают на скейтах с плазмой? Причина проста: у плазменных двигателей просто ничтожная тяга по сравнению с химическими. На Земле тягу от такого двигателя почти не заметить, а вот в космосе, за счёт отсутствия атмосферы, плазменные двигатели можно использовать. В космосе становятся важны длительность работы такого двигателя и очень невысокий расход рабочего тела.

Некоторые современные образцы ионных двигателей могут работать от десяти до 100 тысяч часов, а у химических двигателей время работы исчисляется десятками минут. При этом ионному двигателю на несколько десятков тысяч часов работы требуется всего несколько центнеров рабочего тела, ну и постоянно получаемое электричество, конечно же. В космосе его вырабатывают или солнечные батареи, или РИТЭГи (радиоизотопный термоэлектрический генератор).

А вместо сердца плазменный мотор. Вся правда о плазменных двигателях

На плазменных крыльях

Михаил Котов
Михаил Котов

В настоящее время уже сотни космических аппаратов, оснащённых плазменными двигателями, бороздят космические просторы. Это и «Хаябуса» — японские миссии по сбору грунта с астероидов, и меркурианская миссия BepiColombo, и каждый из нескольких сотен космических аппаратов суперсозвездия Starlink, создаваемого компанией SpaceX.

К слову о выработке энергии. Плазменные двигатели — это основная часть разрабатывающегося в настоящее время «Роскосмосом» ядерного буксира, его энергодвигательной установки. Ядерный реактор этого космического аппарата будет вырабатывать электричество, подающееся на несколько плазменных электроракетных двигателей. Буксир будет требовать лишь заправки рабочим телом и за счёт длительной работы ионных двигателей сможет сократить время полёта до Марса и обратно в несколько раз. По некоторым подсчётам, такое путешествие будет занимать всего полтора-два месяца.

Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора.
Илон Маск опять доставляет
На сей раз — космический беспилотник

Американские ВВС запускают в космос Илона Маска. В смысле, не его самого, а ракеты SpaceX Falcon 9. К одной из них будет пришпандорен X-37B — засекреченный космический челнок, который в сентябре совершит свой пятый полёт.

7.9K
8
3
56
Бумажный космос Вернера фон Брауна

Благородному искусству заработка на космическом стартапе давно стукнуло полвека. Семьдесят не за горами. Но из всех адептов космической многоразовости Вернер фон Браун оказался автором не только одного из самых первых, но и самых запоминающихся проектов.

14K
26
3
69
Пепелац с транклюкатором
Атомный космос Страны Советов

Мирным космосом в далёкие пятидесятые и не пахло. Заведомое преимущество США в ядерных вооружениях нужно было хоть как-то парировать. Желательно — «ещё вчера». Одним из таких несимметричных ответов предсказуемо стал проект советского орбитального бомбардировщика с ядерным оружием на борту.

21K
19
6
91
Лунная соната для бластера
Чем и как армия США хотела воевать за Луну

В далёком 1959 году армия США всерьёз готовилась в недалёкой перспективе воевать на Луне: логика «холодной войны» предполагала скорую милитаризацию космоса. К грядущим боям готовились по-настоящему, в том числе разрабатывали и оружие вида ужасного для космодесанта.

14K
18
7
138
С орбиты на Землю вручную и на глаз

Бывает, пишешь об исторических фактах и понимаешь: не поверят. Потому как вместо фактов чаще всего сочиняется сплошная дичь. Тем не менее, реальная космическая программа двадцатого века состоит из такой вот «дичи» чуть ли не полностью.

11K
17
5
160
Лунные мусорщики
Космический сбор металлолома

Прошлый век ― эпоха космических свершений. Больших и маленьких, популярных и забытых. Одним из них стал первый межпланетный сбор мусора.

5.3K
12
6
40
Красота без здравого смысла
Правда о чудо-скафандре Давы Ньюмен

Первое письмо в редакцию, которое мы решили опубликовать.

17K
24
9
272
К вечной славе десанта!
Мобильная пехота подполковника Ригга

Водку пьянствовать и безобразия творить подполковник Боб Ригг начал ещё в 1943 году, когда служил военным наблюдателем у красных казаков. В его биографии отмечают даже аресты, пусть и без особых уточнений, за что именно. Месяц в китайской тюрьме у коммунистов в 1947 году окончательно сломал и без того нестойкую психику подполковника.

16K
18
1
20
«Итака», полная десанта
Вокруг света за 45 минут

Ранние шестидесятые породили целую россыпь проектов тяжёлых и сверхтяжёлых космических транспортных систем. Морпехи США в целом и генерал Уоллес М. Грин, в частности, полагали, что им не помешает ракетная мобильность в пределах земного шара. Потому что нельзя просто взять и не полетать на межконтинентальном ракетном слонопотаме!

20K
24
4
159
Азербайджанский эксперт — о войне и мире в Нагорном Карабахе

Сегодня президент Азербайджана Ильхам Алиев написал в Твиттере о взятии под контроль города Джебраил (Мехакаван) и нескольких сел, прилегающих к Нагорному Карабаху. Армянская сторона не подтверждает это заявление и сообщает о гибели мирных жителей под обстрелами в городах Шуша и Степанакерт.

133K
49
124
132
Правда ли? Эсэсовцы массово воевали во французском Иностранном легионе

Французский Иностранный легион имел германский акцент с первых дней: король Луи-Филипп создал его в 1831 году из наёмных немецких и швейцарских полков. Непростое, но массовое присутствие немцев в Легионе продлилось полтора века — его не прекратили ни мировые войны, ни взаимная ненависть французов и немцев.

132K
100
20
336
Зенитная самоходка «Деривация»: отличная новинка — или полный провал?

В последние годы российский ВПК показал большое количество новых образцов военной техники. Многие из них вызывают критику — и часто справедливую. Но порой ругают проекты, которые этого не заслуживают. Один из подобных примеров — новая ЗСУ «Деривация». Давайте разберёмся подробно.

202K
69
90
114
Спецслужбы и яды ХХ века: как КГБ и ЦРУ травили врагов

Политические отравления в обыденном сознании связаны с древностью. Борджиа и их современники по Ренессансу вовсю травили окружающих — но со временем это вышло из моды и приличий. Однако ХХ век с его научными открытиями, тайными играми разведок и жёсткими политическими противостояниями стал временем возрождения искусства отравления.

129K
75
58
530
Чёрные и белые мифы о ленд-лизе: в трёх соснах

Вторая мировая война — и ленд-лиз. А можно ли было вообще без него? Здесь не будет срывания покровов и погружения в нюансы, но большинство спорщиков о ленд-лизе обычно блуждают именно в этих трёх соснах.

116K
146
445
884
Поездка в Тихий Холм. История одной командировки
Игра WARHEAD.SU

Странная командировка в маленький городок, который не найти даже на карте. Смутное ощущение тревоги от встречи с Тихим Холмом перерастает в настоящий ужас, когда становится понятно — этот город вовсе не то, чем кажется.

7.8K
26
27
88
Как фантаст Хайнлайн боролся с американскими военными: «последние дни США»

Мечтаете о крахе США? А вот фантаст Роберт Хайнлайн дал детальный прогноз о конце Соединённых Штатов ещё в далёком 1946 году. Что сбылось из его предсказаний, а что нет — в нашей статье.

18K
79
76
209
Тест: а что там у союзников?

Мы привычно презираем невежественных иностранцев, ничего не знающих про битву за Сталинград или Курскую дугу. Но намного ли мы сами лучше их? Конечно, никто не сомневается, что читатели хорошо знают ход войны на советско-германском фронте — а как насчёт того, что в это же время происходило у наших союзников по антигитлеровской коалиции?

58K
33
45
260
Консоль Sega Mega Drive: ежи, комиксы и вертолёты

Каждому поколению — свои игры. Те, кто родились в 80-е, всегда будут считать знаковыми для себя игрушки с консолей «Денди» и, конечно, Sega Mega Drive. Именно о последней мы сегодня и будем вспоминать.

4.2K
34
38
48
10 «школьных» заблуждений о русской военной истории

На Куликовом поле не было пехоты, стрельцы не воевали в красном, Карл XII не нападал на Россию!

375K
152
100
897
Как начинают войны: ликбез

Чтобы пересчитать все горячие точки планеты в 2017, вам не хватит пальцев обеих рук. В 2016 году в них погибло более 130 тысяч человек, что значительно меньше, чем в 2014, но примерно столько же, сколько в 2015. Хотя официально ни одной войны сейчас не идёт. Война вообще-то запрещена.

222K
73
12
274
Плавучие ветераны Второй мировой: самые старые действующие военные корабли

Вторая мировая была настолько давно, что корабли, принимавшие в ней участие, уже давно превратились в плавучие музеи. Но не все! Некоторые всё ещё стоят в строю и гордо несут флаги своих стран. Мы собрали для вас подборку самых интересных кораблей-ветеранов.

170K
45
14
81
Азербайджанский эксперт — о войне и мире в Нагорном Карабахе

Сегодня президент Азербайджана Ильхам Алиев написал в Твиттере о взятии под контроль города Джебраил (Мехакаван) и нескольких сел, прилегающих к Нагорному Карабаху. Армянская сторона не подтверждает это заявление и сообщает о гибели мирных жителей под обстрелами в городах Шуша и Степанакерт.

133K
49
124
132
Правда ли? Эсэсовцы массово воевали во французском Иностранном легионе

Французский Иностранный легион имел германский акцент с первых дней: король Луи-Филипп создал его в 1831 году из наёмных немецких и швейцарских полков. Непростое, но массовое присутствие немцев в Легионе продлилось полтора века — его не прекратили ни мировые войны, ни взаимная ненависть французов и немцев.

132K
100
20
336
Зенитная самоходка «Деривация»: отличная новинка — или полный провал?

В последние годы российский ВПК показал большое количество новых образцов военной техники. Многие из них вызывают критику — и часто справедливую. Но порой ругают проекты, которые этого не заслуживают. Один из подобных примеров — новая ЗСУ «Деривация». Давайте разберёмся подробно.

202K
69
90
114
Острее бритвы: как правильно точить ножи

Пришли на шашлыки, а тупой «дедушкин» ножик не режет мясо? Вовремя затачивать надо было! Чтобы вы больше не попали впросак в такой ситуации — наша статья о том, как же правильно «лечить» затупившиеся клинки.

145K
80
59
467
Взгляд Запада: каким видели советский спецназ в Афганистане

Советского спецназа на Западе очень боялись — и заслуженно. О наших бойцах писали в зарубежной прессе, рассказывали душманы. За Spetsnaz пристально следили за океаном. О подвигах бойцов в Афганистане ходило много легенд. Какие из них правда? Сейчас расскажем.

137K
105
27
869
Спецслужбы и яды ХХ века: как КГБ и ЦРУ травили врагов

Политические отравления в обыденном сознании связаны с древностью. Борджиа и их современники по Ренессансу вовсю травили окружающих — но со временем это вышло из моды и приличий. Однако ХХ век с его научными открытиями, тайными играми разведок и жёсткими политическими противостояниями стал временем возрождения искусства отравления.

129K
75
58
530
Авиакатастрофы 1946 года: СССР и Китай

Твоя безопасность в XXI веке, при полёте на чартере "ФигЗнаетКакМыПолучилиЛицензиюАвиа" из Москвы в Ларнаку, вполне себе обеспечена статистикой. Шансы разбиться всего один к десяти миллионам. Думаешь так было всегда?

16K
14
0
0
Первый закон Рима

Римские законы XII таблиц это настоящий памятник юриспруденции. Это основа основ общемирового права вообще! Короче говоря, это классика, это знать надо. Но как они дошли до жизни такой, зачем римляне заморочились и записали свои обычаи?

13K
18
3
0
Эффект кумулятивного действия: Баньцао

Что-то давненько я не писал про аварии на дамбах, так что сегодня решил исправить это упущение. Итак, одна из крупнейших аварий на гидросооружениях — прорыв дамбы Баньцяо, август семьдесят пятого. Эффективный менеджмент made in China.

1.5K
13
1
0
Прогрессоры «Тёмных Веков»

«Тёмные Века» в представлении обывателей это мрак, ужас и смерть разума. Но на самом деле это важнейший период европейской цивилизации, когда античность была перекована в новую форму мышления, без которой последующий взлёт Европы был бы невозможен.

3.9K
11
3
0
Индийские СМИ клеймят «китайского шпиона» подонком и мошенником

Арестованного по подозрению в шпионаже на Китай индийского журналиста Раджива Шарму его коллеги характеризуют как «мошенника» и «подонка». В частности, он продавал одну и ту же информацию российским и китайским медиа, меняя ее так, чтобы она соответствовала интересам страны-заказчика.

2.4K
7
0
0
Когда переборщил с маркетингом: Первый Крестовый Поход

В 1096 году Папа Римский Урбан Второй призвал всю Европу пойти в крестовый поход и призвал так убедительно, что сам остался не особо доволен. Кроме бронированных терминаторов в Палестину отправились вообще все, в том числе крестьяне, женщины, дети, инвалиды и прочие очень нужные в военном походе личности.

4K
8
2
0
Спутник для подлодки

Боевой прицеп с ракетам, диверсантами и другими полезными вещами для подводной лодки.

2.4K
11
0
0
Эффект кумулятивного действия: Пожар на «Гюнешли»

В комментах к «Альфе» меня попросили рассказать о пожаре на нефтяной платформе № 10 месторождения «Гюнешли». Рассказываю. Географически это Каспий. Хронологически — 2015 год, 4 декабря. Юридически — стихийное бедствие, никто не виноват. Фактически — классика жанра «техногенка».

1.4K
4
0
0
«Здравствуйте, я от Гитлера» История Вилли Гѐрольда

Ефрейтор Вилли Герольд в апреле 1945 года выдавал себя за капитана Люфтваффе, и куролесил по немецким тылам — да так, что в конечном итоге потерял голову на британской гильотине.

4.1K
10
4
0