Космічні
двигуни третього тисячоліття
Валентин
Підвисоцький
Досягнення в
освоєнні космічного простору залежать від рівня розвитку рухових
систем. Визначальним чинником ефективності двигунів космічних апаратів,
є їх енергетичні характеристики. По виду використовуваної енергії
рухові установки підрозділяються на чотири типи: термохімічні, ядерні,
електричні, сонячно-вітрильні. В даний час основою космонавтики
є потужні термохімічні двигуни. Електричні та ядерні установки
знаходяться на стадії розвитку, і в майбутньому зможуть знайти широке застосування в
космічній техніці. Те саме можна сказати і про сонячно-парусних двигунах та інших
перспективних силових установках.
У цій статті
розглядається новий тип двигунів, що працюють на кінетичної енергії
космічного апарату (або зустрічного потоку речовини, залежно від вибору
системи координат). Принцип дії двигуна заснований на захопленні і гальмуванні
зустрічного потоку речовини. Захоплене речовина потрапляє всередину двигуна. У
результаті його гальмування, виділяється енергія. Частина цієї енергії, тим чи іншим
чином, може бути використана для прискорення бортових запасів реактивної
маси. За певних умов, реактивна сила тяги перевищує силу
гальмування, і космічний апарат збільшує швидкість польоту. Швидкість
космічного апарата зростає, а його маса, імпульс і кінетична енергія
зменшуються (відповідно до законів збереження).
Можливі
різні варіанти двигунів нового типу. Наприклад, кінетичний
двигун, у якому відбувається безпосереднє перетворення частини
кінетичної енергії зустрічного потоку газу в енергію робочого тіла. Цей двигун
складається з наступних, об'єднаних в одне конструктивне ціле частин:
массозаборніка,
і дифузора, для гальмування захопленого газу;
камери, в
якої нагріте, внаслідок гальмування, до дуже високої температури газ
змішується з робочим тілом;
реактивного
сопла, через яке, розширюючи, закінчується отримана суміш.
Кінетичний
двигун може використовуватися при польотах в атмосфері планет-гігантів.
Припустимо, космічний апарат летить у верхніх шарах атмосфери Урана, з
швидкістю 20 км/с. Космічний апарат знаходиться в аеродинамічній тіні
розтруба массозаборніка. Через массозаборнік, всередину двигуна потрапляє 1кг
водню. Його кінетична енергія 200тис.кДж, імпульс 20тис.кг
