ПЛАЗМЕННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ С ЗАМКНУТЫМ ДРЕЙФОМ ЭЛЕКТРОНОВ

Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов согласно изобретению включает разрядную систему, магнитную систему, содержащую тыльный магнитопровод, внутренний и наружный магнитопроводы, внутренний и наружный магнитные полюса и источники намагничивающей силы, и катод-компенсатор. В различных конструктивных схемах плазменных ускорителей основными функциональными элементами разрядной системы являются разрядная камера, анод и газовый распределитель подачи рабочего тела. Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов работает следующим образом. В рабочую полость разрядной системы через газовый распределитель подается рабочий газ. Между внутренним и наружным магнитными полюсами при помощи источников магнитодвижущей силы создается преимущественно поперечное по отношению к направлению ускорения плазмы магнитное поле. Генерируемый источниками магнитодвижущей силы согласованный магнитный поток распространяется преимущественно по магнитному контуру магнитной системы, которая в себе объединяет тыльный, внутренний и наружный магнитопроводы, внутренний и наружный магнитные полюса и необходимое количество источников намагничивающей силы. При запуске и последующей стационарной работе разрядное напряжение прикладывается между анодом разрядной системы и катодом-компенсатором, между которыми инициируется основной плазменный разряд, происходящий в скрещенных электрическом и магнитном полях. Транспортировка электронов от катода-компенсатора к аноду разрядной системы происходит по спиралеобразным траекториям вдоль и вокруг силовых линий магнитного поля. Взаимодействие электрического и магнитного полей вызывает дрейф электронов в азимутальном направлении, в процессе которого электроны ионизируют нейтральные атомы рабочего газа. Образовавшиеся в газовом разряде ионы ускоряются за счет приложенного напряжения между катодом-компенсатором и анодом разрядной системы. На выходе из разрядной системы поток ускоренных ионов также компенсируется частью электронов, имитируемых катодом-компенсатором. Часть электронов из катода-компенсатора поступает в виде обратного тока к аноду через рабочую полость разрядной системы, в которой участвуют в массовом процессе столкновения в виде встречных соударений с нейтральными атомами подаваемого газа с одновременной передачей им при этом части своей энергии, ионизируя тем самым нейтралы, превращающиеся в ионы, которые ускоряются электрическим полем, действующим вдоль ускорительного канала. Другая часть электронов из катода-компенсатора при этом нейтрализует ускоренный ионный поток за пределами разрядной системы. Во время работы максимальная эффективность магнитной системы плазменного ускорителя достигается в варианте конструкции с магнитным контуром оптимальной конфигурации, при которой потери генерации магнитного потока будут минимальными, что достигается исключением крутых участков переходов между отдельными магнитопроводящими элементами, образующими магнитный контур. Использование предложенного изобретения в космической технике позволит создавать более эффективные электроракетные двигатели на базе плазменных ускорителей с замкнутым дрейфом электронов для выполнения различных практических задач в составе космических аппаратов.