Как превратить разрушительные колебания плазмы в новый тип двигателя vk.ru/wall247100882_62630, ...

Дата публикации: 19-10-2026 12:00:03

Как превратить разрушительные колебания плазмы в новый тип двигателя vk.ru/wall247100882_62630, vk.ru/wall247100882_62681, vk.ru/wall247100882_62647, vk.ru/wall247100882_62558, vk.ru/wall247100882_62613
Ученые Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» представили разработку, способную изменить облик космической отрасли и радиационных технологий. Исследователи научились не подавлять, а использовать один из самых неприятных побочных эффектов в плазменных установках — вторично-эмиссионные неустойчивости. Результатом стал концепт принципиально нового плазменного двигателя и генератора сверхмощных импульсов на базе автоколебательного вторично-эмиссионного разряда, которому не нужны сложные внешние системы питания.
Как заставить хаос работать
В любой плазменной установке — от промышленных магнетронных распылительных экспериментальных термоядерных реакторов до ионных двигателей — на границе между плазмой и стенкой камеры происходит обмен зарядами. Если электрод обладает высокой вторичной эмиссией, этот процесс может становиться неустойчивым. Возникают колебания тока и напряжения, которые традиционно считаются опасными: они приводят к срывам плазмы, выходу из строя блоков питания и разрушению оборудования.
Коллектив ученых НИЯУ МИФИ пошел против течения. Они обнаружили, что при грамотном контроле параметров, разряд с высокоэмиссионным электродом представляет собой электрический элемент с особой вольт-амперной характеристикой (имеющей N-образную форму с областью отрицательного дифференциального сопротивления), способной превратить саму систему в генератор или широкополосный усилитель.
«Мы пытаемся не избавиться от этих эффектов, а использовать их, — пояснил заведующий кафедры физики плазмы Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ Юрий Гаспарян. — В предлагаемой нами системе ВЧ колебания формируются за счет самой плазмы и плазменно-поверхностного взаимодействия внутри камеры двигателя без внешних генераторов, фидерных линий и согласующих устройств».
Ключевой элемент: туннельно-тонкая плёнка
Секрет технологии кроется в тончайшем слое на поверхности электрода. Ученые используют металлы (например, алюминий), из которых формируется оксидная пленка толщиной около 50 нанометров.
«Эта плёнка в совокупности с плазмой работает как широкополосный усилитель, —поясняет старший научный сотрудник кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ Иван Сорокин. — В ней возникает электрическое поле, которое позволяет электронам из металла туннелировать. Часть электронов оседает на поверхности для перезарядки, а большая часть уходит в вакуум».
Коэффициент вторичной эмиссии в такой системе возрастает в десятки и сотни раз. Именно этот микроскопический слой, тоньше человеческого волоса в тысячи раз, определяет свойства мощного разряда, раскачивая колебания до гигагерцового диапазона или с амплитудами до сотен киловольт.
Космическая тяга на воде
Первое и самое очевидное применение разработки — плазменные ракетные двигатели. Самые энергоэффективные современные плазменные двигатели требуют внешних систем накачки ВЧ мощности - геликонных антенн. Отсутствие такой антенны в предлагаемом нами концепте кардинально упрощает и облегчает конструкцию, позволяет использовать водоохлаждаемые металлические стенки разрядной камеры и кратно увеличивать мощность двигателя.
«При использовании в космосе очень важно, что у конструкции резко сокращаются габариты и вес, — отмечает Иван Сорокин. — Количество устройств уменьшается, и можно использовать исключительно простые бортовые схемы постоянного тока».
Одно из главных преимуществ нового типа двигателя при возможных межпланетных перелетах — широкий спектр рабочих веществ, которые можно использовать в двигателе для «производства» плазмы. Двигатель способен эффективно работать на водороде с примесями кислорода и, что самое важное, на парах воды. «Для космоса вода идеальна: она компактна, не требует тяжелых газовых баллонов или сложных систем хранения, как водород, — говорит Юрий Гаспарян. — Если мы летим на планеты, где есть вода, то сможем заправляться на месте».
В настоящее время в МИФИ собран макет установки мощностью до 10 киловатт. Сейчас физики подбирают оптимальные режимы и исследуют работу на различных газах.
Рентген, имплантация и термояд
Вторая ветвь исследований касается генерации высоковольтных импульсов. Устройство с внешним питанием в сотни вольт, способно на выходе выдавать частотно-модулированные импульсы размахом в сотни киловольт.
Это открывает перспективы в нескольких областях:
Ионная имплантация: внедрение ионов на большую глубину в твердые тела для создания новых материалов.
Управляемая рентгенография: возможность гибко регулировать энергию и частоту излучения.
Генерация нейтронов: инициация реакций дейтерий-дейтерий (ДД) и дейтерий-тритий (ДТ) на насыщенных поверхностях.
Когда побочный эффект сжигает заводы
Актуальность проблемы, которую решают в МИФИ, подтверждается запросами из промышленности. Недавно к физикам обратились коллеги с производства. В их мощных магнетронах на алюминиевых электродах самопроизвольно возникали высокочастотные колебания, которые буквально сжигали дорогостоящую электронику.
«До сих пор в промышленности нет понимания теории этого процесса, — резюмирует Иван Сорокин. Явление слабо изучено, поэтому для нас, как физиков, открывается огромный простор для творчества. Мы превращаем то, что ломало оборудование, в инструменты для создания тяги и сверхмощных импульсов». https://mephi.ru/press/news/26658?ysclid=mvf75oghwh14887999

Схожие новости

#	Наименование новости	Тональность	Информативность	Дата публикации
1	Новый российский плазменный двигатель позволит превратить рой наноспутников в один ...	0	7.15	19-09-2026
2	Новый российский плазменный двигатель позволит превратить рой наноспутников в один гигантский телескоп	0	6.98	18-09-2026
3	Марсианские хроники отменяются: Росатом готовит плазменный двигатель для космических маршруток ...	0	7.98	12-09-2026
4	Тема №4: Плазма в космосе: Двигатели будущего. Плазма в космосе: ...	0	7.98	23-07-2026
5	Новые двигатели позволят построить гигантские антенны в космосе	0	9.17	17-09-2026
6	После установки патча 2-50 для моего движка у «умного ИИ» ...	0	7	30-07-2026
7	Российские учёные обнаружили признаки сверхпроводящего состояния в структурах на основе ...	0	5.7	18-08-2026
8	В России разработали плазменный космический двигатель на криптоне	0	8.93	29-07-2026
9	Плазменный рывок: как новые российские двигатели приближают Марс и защищают ...	0	7.56	15-09-2026

Классификация: Наука. Схожих патентов: 0. Схожих новостей: 9. Тональность: 0. Информативность: 8.68. Источник: vk.com.