МГД-движитель

 

Но магнитная гидродинамика «умеет» не только генерировать электричество. Магнитное поле может быть использовано также и для разгона плазмы до больших скоростей. Известно, что электрические машины, как правило, обратимы. Следовательно, магнитогидродинамический преобразователь может превращать кинетическую энергию плазмы в электрическую или же, напротив, ускорять плазму с помощью магнитных сил, за счет потребления энергии извне. В этом так же, как и при удержании плазмы, магнитные поля могут создаваться токами, текущими либо во внешних проводниках, либо в самой плазме.

Обратимся к простой модели, которая поможет нам пояснить суть дела. Представьте себе трубу, заполненную электропроводящей жидкостью. Если пропускать через нее электрический ток, то его взаимодействие с магнитным полем приведет к возникновению силы, которая будет перемещать поток жидкости в направлении, определяемом известным правилом левой руки.

Устройство, работающее на таком принципе и способное перекачивать электропроводящую жидкость (например, жидкий металл), получило название кондукционного электромагнитного насоса, а в применении к ускорению плазмы — ускорителя в скрещенных полях. В таком ускорителе ток, текущий через плазму, отделен от тока, генерирующего магнитное поле. Постоянный ток возбуждается внешним электрическим полем и подводится к плазме через электроды.

Конечно, это только один из возможных вариантов. Существуют системы, в которых токи в плазме возбуждаются (индуцируются) переменным магнитным полем. Причем эти токи в свою очередь взаимодействуют с приложенным магнитным полем с целью разгона плазмы. По сути дела имеет место то же самое явление, что и в ускорителе со скрещенными полями: плазма в магнитном поле приходит в движение, но ток здесь не подводится непосредственно через электроды, а индуцируется в плазме бегущим магнитным полем.

Системы, о которых шла речь, имеют магнитные поля, создаваемые токами в специальных обмотках. Но известны и такие системы, где магнитное поле создается токами, текущими через плазму. Один и тот же ток течет по плазме и образует магнитное поле.

Простейшим примером такой системы является так называемый пинчевый ускоритель. В этом случае циклически повторяющиеся разряды тока (для этого используется батарея конденсаторов) сначала приводят к образованию плазмы (ионизуют и нагревают газ), а затем и внутреннего магнитного поля. Поле это сжимает плазму, и она, как бы под действием своеобразного «магнитного поршня», создающего при этом ударную волну, постепенно ускоряясь, вытекает с большой скоростью из разрядной камеры через сопло.

Получается своего рода плазменная пушка — она действительно время от времени как бы «выстреливает» порции плазмы. Разряд — «выстрел», снова разряд — и снова «выстрел». Из такой пушки можно выстреливать сгустки плазмы со скоростью более 100 км/с. Это в 100 раз быстрее пули и 10 раз быстрее космической ракеты.

Сначала пушку построили для того, чтобы впрыскивать плазму в магнитную ловушку. Но потом поняли, что из нее можно сделать плазменный движитель. Конечно, заставить взлететь с Земли космическую ракету такие двигатели вряд ли смогут: слишком уж мала их тяга. Но взлет — только первая, самая начальная и короткая фаза обычного космического полета. Когда ракета выходит из сферы действия сильных гравитационных полей, даже ничтожно малая сила способна вызвать ускорение корабля. В этих условиях плазменный двигатель сможет сослужить не одну хорошую службу.