Ero sivun ”Plasmapulssimoottori” versioiden välillä

5 308 merkkiä lisätty ,  3 kuukautta sitten
laajennusta
(laajennusta)
 
 
Moottori toimii nimensä mukaisesti pulsseittain, mutta pulssitiheys on tyypillisesti hyvin korkea, minkä seurauksena moottorin työntövoima vaikuttaa tasaisen jatkuvalta. Moottorityyppi kykenee pitkiin ja hitaisiin kiihdytyksiin, joilla voidaan saavuttaa suuria kemiallisia raketteja vastaavia [[Liikemäärä|liikemääriä]] huomattavasti pienemmällä ajoaineen kulutuksella. Plasmapulssimoottorit kuuluvat sähköpropulsion kolmesta päähaarasta sähkömagneettiseen propulsiohaaraan.
 
Muiden sähköpropulsiotekniikoiden tapaan plasmapulssimoottorien tuottama työntövoima on varsin heikkoa. Ne kykenevät kuitenkin kiihdyttämään ajoaineensa erittäin suuriin nopeuksiin, minkä seurauksena sen käytön hyötysuhdetta mittaava [[ominaisimpulssi]] voi moottorityypin osalta olla suhteellisen korkea 800–1 200 sekuntia. Luku on huomattavasti parempi verrattuna esimerkiksi kemiallisten rakettien alle 500 sekuntiin, joskin jää sähköpropulsiomenetelmien keskuudessa häntäpäähän.
 
Plasmapulssimoottorit ovat rakenteellisesti pienempikokoisia, keveämpiä ja rakenteellisesti kestäviä muihin sähköpropulsiotekniikoihin verrattuna. Moottorityyppi on tosin rakenteellisesta yksinkertaisuudestaan huolimatta yksi monimutkaisimpia mallintaa sen taustalla olevien fysiikan perusperiaatteiden osalta, mikä on johtanut suureen määrään heikkohyötysuhteisia (tuotetun työntövoiman hyötysuhde alle 20 %) PPT-malleja. Tästä huolimatta moottorityyppi on yksi selvitetyimmistä propulsiotekniikoista piensatelliittien osalta sen matalan tehonkulutuksen, luotettavuuden, keveyden ja kohtuullisen ominaisimpulssin seurauksena.
 
== Rakenne ja toimintaperiaate ==
[[Tiedosto: SchematiclayoutofaPulsedPlasmaThruster.png|pienoiskuva|Plasmapulssimoottorin yksinkertaistettu kaavio.]]
Plasmapulssimoottorin pääosat ovat anodi- ja katodikisko, ajoainetanko, ajoaineen syöttöjousi ja sytytystulppa. Moottorin elektroniikkapuolen muodostaa tehonsyöttöyksikkö, joka varaa kiskojen rinnalle kytketyn korkeajännitekapasitorin. Tehonsyöttöyksikkö ottaa virtansa satelliitin virransyöttöväylästä.
 
=== Työkierto ===
Plasmapulssimoottorin plasmantuoton työkierto koostuu neljästä päävaiheesta:<ref>{{Verkkoviite | Osoite =http://epubs.surrey.ac.uk/id/eprint/26833 | Nimeke =Modeling of a Pulsed Plasma Thruster; Simple Design, Complex Matter | Tekijä =Shaw, Peter & Lappas, Vaios | Tiedostomuoto =PDF | Ajankohta =26.4.2010 | Julkaisupaikka =Space Propulsion Conference, toukokuu 2010, San Sebastian, Espanja | Julkaisija =Surreyn yliopisto; Surrey Space Center | Viitattu = 10.1.2019 | Kieli ={{en}}}}<!—Konferenssijulkaisu – pitäisi korvata esim. lähteenä olevalla saksalaisjulkaisulla, jossa high-speed-kuvia --></ref>
# Purkauksenkäynnistäjä saa aikaan ensimmäinen [[läpilyönti|läpilyönnin]]
# Yhdellä elektrodeista käynnistyy ensimmäinen plasmasuihku. Purkauksessa syntyvä plasma taipuu huomattavasti purkauksen aikana vaikuttavan voimakkaan kiloampeeriluokan sähkövirran aikaansaaman magneettikentän seurauksena.
# Toinen, useista yhdistyneistä plasmasuihkuista koostuva purkaus käynnistyy vastaelektrodilla ensimmäisen purkauksen hiivuttua. Purkaus on edelliseen nähden huomattavasti vahvempi, ja tuottaa pääosan yhdessä työkierrossa syntyvästä plasmasta. Elektrodin vaihtuminen on seurausta kondensaattorin työkierron aikana kääntyvästä polariteetista.<!-- Korjaa: purkaukset oskilloivat elektrodilta toiselle, kun moottori käyttäytyy RLC-piirinä. Oskillaatio voi jatkua pitempäänkin, ja aika riippuu piirin ominaisuuksista (vastus, kapasitanssi ja induktanssi) Kiloamperien virrat
# Viimeisenä käynnistyy terminen plasmantuotantovaihe, jonka tieteellinen tausta ei ole täysin tunnettu. Plasmapulssimoottorien toimintaa tutkineet Lappas ja Shaw arvelivat sen olevan plasman läpi kulkevan sähkövirran luonnollinen seuraus, kun vakaat plasmavaipat ovat päässeet syntymään. Teflontangon pinnalla tapahtuva haihtuminen esitettiin myös toisena hypoteesina samassa julkaisussa.
 
<!-- === Rakenne ===
==== Raidetykkielektrodit ====
 
===== Elektrodien mitat =====
Pituus?
Väli?
Leveys?
 
===== Elektrodien muoto ja materiaali =====
 
==== Koaksiaalielektrodit ==== -->
 
=== Ajoaine ===
Aiemmin työntövoiman ajateltiin tulevan pelkästä ajoaineesta, mutta tuoreemman 2010-luvun alun tutkimustiedon valossa
 
Vaikka Teflon ei itsessään tuota 2010-luvun alun tutkimustiedon valossa merkittävää osaa moottorin työntövoimasta, on sen läsnäololla moottorin työntövoimaa nostava vaikutus. Teflonin on arvioitu tarjoavan matalaresistanssisen väylän sähköpurkauksen alkamiselle, ja näin katalysoivan varsinaisen elektrodien kulumisesta syntyvän ajoaineplasman muodostumista.
 
== Historia ==
 
== Lähteet ==
*{{Kirjaviite | Tekijä =Ketsdever, Andrew D. & Micci, Michael M. (toim.) | Nimeke =Micropropulsion for Small Spacecraft | Vuosi =1.1.2000 | Luku =IV: Electromagnetic Thrusters | Julkaisupaikka =Reston, Virginia | Julkaisija =American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc | Tunniste ={{DOI|10.2514/4.866586}} | Isbn =978-1-56347-448-4 | www =https://arc.aiaa.org/doi/book/10.2514/4.866586 | Kieli ={{en}}}}
*{{Kirjaviite | Tekijä =Goebel, Dan M. & Katz, Ira | Nimeke =Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and Hall Thrusters | Vuosi =2008 | Sivu =5 | Julkaisupaikka = | Julkaisija =Jet Propulsion Laboratory | Isbn =978-0-470-42927-3 | www =https://descanso.jpl.nasa.gov/SciTechBook/st_series1_chapter.html | Tiedostomuoto =PDF | Viitattu =10.1.2019 | Kieli ={{en}}}}
*{{Verkkoviite | Osoite =http://epubs.surrey.ac.uk/id/eprint/745999 | Nimeke =Pulsed Plasma Thrusters for Small Satellites | Tekijä =Shaw, Peter V. | Tiedostomuoto =PDF | Ajankohta =Kesäkuu 2011 | Julkaisupaikka =Surrey | Julkaisija =Surreyn yliopisto | Viitattu =16.1.2019 | Kieli ={{en}}}}
*{{Kirjaviite | Tekijä =Karttunen, Hannu | Nimeke =Matkalla avaruuteen | Vuosi =2009 | Julkaisupaikka =Helsinki | Julkaisija =Otava | Isbn =978-951-1-23174-5}}
*[https://apps.dtic.mil/docs/citations/ADA462314 Micropropulsion Research at AFRL]
 
=== Viitteet ===
25 078

muokkausta