Анализ работоспособности электродинамических тросов с автономной генерацией электронов
Авторы: Бечаснов П.М.
Опубликовано в выпуске: #8(104)/2020
DOI: 10.18698/2308-6033-2020-8-2010
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Инновационные технологии в аэрокосмической деятельности
Предложен новый тип электродинамического троса — электродинамический трос с автономной генерацией зарядов за счет ионизации бортового запаса рабочего тела. Рассмотрены свойства данного троса. Показано, что такой трос может развивать бóльшую силу тяги и иметь меньшую длину, чем трос со сбором зарядов из внешней плазмы. Расход рабочего тела у троса с автономной генерацией зарядов меньше, чем у электрореактивных двигателей, при тех же затратах энергии. Оценены удельный импульс, затраты энергии и потребная длина такого троса. Рассмотрены возможные области его применения. Сформулированы направления дальнейших исследований концепции данного троса.
Литература
[1] Drell S.D., Foley H.M., Ruderman M.A. Drag and Propulsion of Large Satellites in the Ionosphere: An Alfven Propulsion Engine in Space. Journal of Geophysical Research, 1965, vol. 70, no. 3, pp. 3131–3145. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/JZ070i013p03131
[2] Martinez-Sanchez M., Hastings D.E. A Systems Study of a 100kW Tether. Journal of Astronautical Sciences, 1987, vol. 35, pp. 75–96.
[3] Fietzke F., Morgner H., Gunther S. Magnetically enhanced hollow cathode — a new plasma source for high-rate deposition processes. Plasma processes and polymers, 2009, vol. 6, pp. S242–S246. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ppap.200930607
[4] Samanta Roy R.I., Hastings D.E. Theory of plasma contactor neutral gas emissions for electrodynamic tethers. Journal of Spacecraft and Rockets, 1992, vol. 29, no. 3, pp. 405–414. https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/3.26365
[5] Bombardelli C., Pelaez J., Sanjurjo M. Asymptotic Solution for the Current Profile of Passive Bare Electrodynamic Tethers. Journal of Propulsion and Power, 2010, vol. 6, no. 6, pp. 1291–1304. https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.46808
[6] Fuhrhop K.R., West B., Choinière É. Current Collection to Electrodynamic-Tether Systems in Space. 2nd International Energy Conversion Engineering Conference. 16–19 August 2004, Providence, Rhode Island. URL: https://www.researchgate.net/publication/252621713_Current_Collection_to_Electrodynamic-Tether_Systems_in_Space (дата обращения 20.12.2019). DOI: 10.2514/6.2004-5670
[7] Stone N., Bonifazi C. The TSS-1R mission: Overview and scientific context. Geophysical Research Letters, 1998, vol. 25, no. 4, pp. 409–412. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/97GL02980
[8] Sanny J., Tapia J.A., Sibeck D.G., Moldwin M.B. Quiet-time variability of the geosynchronous magnetic field and its response to the solar wind. Journal of Geophysical Research, 2002, vol. 107, no. A12 (1443), pp. SMP16-1–SMP16-10. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2002JA009448
[9] Andrews D.G., Zubrin R. Magnetic Sails and Interstellar Travel. Paper IAF-88-553, 1988. URL: http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/fellows/nov99/320Zubrin.pdf (дата обращения 20.12.2019).
[10] Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. Москва, Наука, 1990, 336 с.
[11] Bonometti J.A., Sorensen K.F., Jansen R.H. Free Re-boost Electrodynamic Tether on the International Space Station. 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 10–13 July 2005, Tucson, Arizona. https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2005-4545
[12] Pearson J., Levin E., Carroll J.A., Oldson J.C. Orbital Maneuvering with Spinning Electrodynamic Tethers. 2nd International Energy Conversion Engineering Conference. 16–19 August 2004, Providence, Rhode Island. https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2004-5715
[13] Cornogolub A., Underwood C., Voigt P. Rigid-boom Electrodynamic Tethers for Satellite De-orbiting and Propulsion. Journal of British Interplanetary Society, 2018, vol. 71, pp. 234–238. URL: https://www.jbis.org.uk/paper/2018.71.234 (дата обращения 20.12.2019).