تم النشر اليوم 2024/05/19 | محرك دفع بلازما

أنواع المحركات

دافع الهيليكون مزدوج الطبقة
يستخدم دافع الهيليكون مزدوج الطبقة (بالإنجليزية: Helicon Double Layer Thruster)‏ موجات الراديو لإنشاء البلازما ويستخدم فوهةمغناطيسيةلتركيز وتسريع البلازما من محرك الصاروخ. كما يكون دافع الهيليكون المصغرمناسب بشكل مثالي للمركبات الفضائية التي تتطلب حركتها مناورات كثيرة في الفضاء، ويستخدم المحرك النيتروجين كوقود وتبلغ سرعة خروج العادم -يكون على شكل نبضات- 10 مرات ضعف سرعة خروج العادم من محركات الصواريخ الكيميائية. دافعات ديناميكية ذات مولد مغناطيسي للبلازما
يستخدم الدافع الديناميكي ذو المولد المغناطيسي لبلازما (بالإنجليزية: Magnetoplasmadynamic)‏ قوة لورنتز (القوة الناتجة من التفاعل بين المجال المغناطيسي والتيار الكهربائي) لتوليد قوة الدفع.
كما تؤدي الشحنة الكهربائية التي تتدفق من خلال البلازما في وجود حقل مغناطيسي إلى تسريع البلازما بسبب القوة المغناطيسية المولدة.
كما تعتبرقوة لورنتزأيضا مهمة لتشغيل معظم المحركات ذات دافع البلازما النبضي. الدافع النابض الحثي
يستخدم الدافع النابض الحثي (بالإنجليزية: Pulsed Inductive Thruster)‏ قوة لورنتز أيضا لتوليد قوة الدفع، لكن على عكس الدافع الديناميكي ذو المولد المغناطيسي للبلازما لا يستخدم أي قطب كهربائي، وبالتالي يتجنب التأثيرات الناتجة عن تآكلها.
و يتسبب المجال المغناطيسي المتغير عشوائيا في حدوث التأين وتولد التيارات الكهربية في البلازما. دافعات البلازما عديمة الأقطاب الكهربية
تستخدم دافعات (بالإنجليزية: Thrusters)‏ البلازما عديمة الاقطاب الكهربية قوة بونديرو الحثية التي تؤثر على البلازما أو الجسيمات المشحونة عندما تكون تحت تأثير قوي لمعدل تغير كثافة الطاقة الكهرومغناطيسية لتسريع كل من الإلكترونات والأيونات من البلازما في نفس الاتجاه، وبالتالي تصبح قادرة على العمل دون الحاجة لمعادل كهربي
للبلازما. دافع تأثير هال
دافع تأثير هال ذي قدرة 2 كيلو وات، في تجربة في مختبر برنستون لفيزياء البلازما
تجمع دافعات تأثير هال بين مجال مغناطيسي ساكن وعمودي على مجال كهربي أُنشئ بين قطب كهربي موجب عند منبع السريان وقطب كهربي سالب عند المصب يٌسمى المعادل (بالإنجليزية: Neutralizer)‏، من أجل إنشاء «قطب سالب ظاهري» (منطقة ذات كثافة إلكترونات مرتفعة) عند مخرج الجهاز.
يعمل القطب السالب الظاهري على جذب الأيونات المتكونة داخل الدافع ليقربها إلى القطب الموجب.
و أخيرا يتم معادلة شعاع الأيونات المسرعة بواسطة بعض الإلكترونات المنبعثة من المعادل. بدأ الإنتاج التسلسلي لمحركات دافع تأثير هال فيالاتحاد السوفياتي في عام 1970. وينتج الآن واحد من الأنواع المبكرة يٌسمي Spt_100 بموجب ترخيص من شركات سنيكما للمحركات الأوروبية، تحت اسم PPs-1350، كذلك يتم إنتاج أنواع أخرى مثلBPT-4000 وPPS-5000 المشابهين للنوع SPT-140.
و كمثال لمواصفات الدافعات، نذكر SPT-290، حيث تبلغ قوة الدفع له 1.5 نيوتن، كما تتراوح قدرته من 5-30 كيلو وات، والنبض النوعي 30 كم/ث، وتبلغ كفاءته 65% ووزن 23 كغم. صاروخ ذو نبضات كهرومغناطيسية بلازمية متغيرة
يعمل الصاروخ ذو النبضات الكهرومغناطيسية البلازمية المتغيرة (بالإنجليزية: Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)‏ -يطلق عليه اختصارا فاسيمر (بالإنجليزية: Vasimr)‏- باستخدام موجات الراديوبغرضتأيين الوقود داخل البلازما ثم استخدامالمجال المغناطيسي لتسريع البلازما من الجزء الخلفي من محرك الصاروخلتوليد قوة الدفع. صاروخ ذو نبضات كهرومغناطيسية بلازمية متغيرة أثناء تجربة (بالإنجليزية: Vasmir)‏، حيث: (1): نظام حقن الوقود الغازي (تنظم تدفق غاز الهيدروجين أو الهيليوم). (2): أنبوبة كورتز (تحجز الغاز الطبيعي قبل أن يتأين. (3): هوائي إستشعار من الهيليكون (تأين الغاز لتكوين البلازما). (4): ملفات مغناطيسية (تولد مجال مغناطيسي يحتجز البلازما المتأينة). (5):هوائي تدفئة (يُسخن البلازما لملايين الدرجات الكلفينية). (6):فوهة مغناطيسية (توجه تدفق البلازما مباشرة)
يتم حاليا تطوير هذا النوع من قبل شركة خاصة تُدعى
(Ad astra rocket company)ومقرها في هيوستن، تكساس مع مساعدة من NS كندا القائمة على أساس شركة Nautel، لإنتاج مولدات لوقود الصاروخ تبلغ قدرتها 200 كيلو وات لتأيين الوقود الدافع.
يتم إجراء التجارب على بعض مكونات المحرك وشحنات البلازما المولدة في معمل أنشئ في ليبريا، كوستاريكا.
يتولى قيادة هذا المشروع فرانكلين تشانج ديازرائد الفضاء السابق بوكالة ناسا. كما أعلن التحالف الكوستاريكي للفضاء -اتحاد مكون من 6 شركات متخصصة في التصميم والتصنيع وعمليات محاكاة الفضاء وعلوم الطيران والسيارات والتحكم والإلكترونيات والصناعات الطبية-تطوير جهاز دعم خارجي لهذا الصاروخ، يتم تركيبه في الجزء الخارجي من محطة الفضاء الدولية، كجزء من خطة لاختبار الفاسيمر في الفضاء ومن المتوقع أن يُجرى هذا الاختبار في عام 2016.
و يتوقع من المحرك البالغة قدرته 200 ميجا وات أن يقلل مدة الطيران من الأرض إلى المشتري أو زحل من 6 سنوات إلى 14 شهر، وإلى المريخ من 6 أشهر إلى 39 يوم.

شرح مبسط

محرك دفع البلازما (بالإنجليزية: Plasma Propulsion Engine)‏ هو نوع من الدفع الكهربائي الذي يولد قوة دفع من بلازما متعادلة كهربائيا.على عكس محركات الدافع الأيوني(الصاروخ الأيوني) (بالإنجليزية: ion thruster engines)‏ التي تولد قوة دفع عن طريق استخراج تيار أيوني من مصدر البلازما ثم يسرعه إلى سرعات عالية باستخدام أقطاب كهربية (أنود كهربي).
لا تستخدم صواريخ البلازما عادة شبكات الجهد العالي أو الأقطاب الموجبة/ الأقطاب السالبة لتسريع الجسيمات المشحونة في البلازما، ولكن بدلا من ذلك تستخدم التيارات والجهود الكهربية التي يتم إنشاؤها داخليا في البلازما لتسريع أيونات البلازما.
في حين أن هذا النوع يؤدي إلى سرعات منخفضة لغازات العادم لانخفاض تسريع الجهود المرتفعة إلا أن هذا النوع من أنظمة الدفع له عدد من المزايا المثيرة للاهتمام.