로켓엔진의 현재 개발단계와 개발결과, 응용원리, 사례 등을 구체적으로 기술해 주십시오.

로켓은 이제 전통적인 로켓에서 소규모 추력으로 발전하고 있다. 개발 과정에서 전통적인 로켓 엔진은 추진력을 가스 팽창에 의존하지만, 가스 팽창 속도는 초당 3~4미터에 불과하다. 이 방법은 우주에서의 장기 추진에 사용됩니다. 콘스탄틴의 로켓 추력 방정식에 따르면 우주에서의 추진제 품질은 추진 속도와 우주에서 행성을 탐지할 때 필요한 속도 증가분에 따라 달라집니다. , 거의 90% 이상의 추진체가 사용되며 비용이 매우 높습니다. 현재 주요 성숙한 기술은 마이크로파 추진 기술, 특히 플라즈마 추진 기술이 사용됩니다. 플라즈마를 추진력으로 하고, 가스에 레이저를 조사하여 초고속으로 가속시키는 전기추진 방식 중 하나인 플라즈마 추진. 즉, 플라즈마 내의 전자는 교차 수직 전기장과 자기장의 작용에 따라 홀 드리프트 운동을 수행하고, 방출된 이온은 추력을 형성하여 우주선을 앞으로 나아가게 합니다. 현재 플라즈마 추진은 심우주 탐사 및 위성 궤도 유지를 위한 가장 유망한 전기 추진 방법입니다.

30년 전 코스타리카에서 태어나 중국계 1/4인 프랭클린 R. 창 디아즈는 MIT에서 플라즈마 물리학 박사과정을 공부할 때 그렇게 생각했다. 2009년 6월까지 전직 우주 비행사이자 물리학자, Ad Astra Rocket Company의 설립자이자 수석 설계자였던 Zhang Fulin은 팀을 이끌고 VASIMR의 1단계 엔진을 성공적으로 테스트한 후 이러한 견해를 더욱 확고히 했습니다.

최대 출력의 가변 특정 임펄스 자기플라즈마 로켓인 VASIMR은 아직 최종 완성과는 거리가 멀지만 이미 항공우주 업계에 큰 반향을 불러일으켰습니다.

실제로 탄생하면 화성에 착륙하는 데 걸리는 시간이 250일에서 39일로 단축되기 때문이다.

빛의 작용에 따른 그래핀의 움직임 발견은 우주전력의 새로운 원천으로 활용될 수 있다. 카본센츄리는 이러한 주요 응용 발견을 발견하고 장치 개발에 성공하며 그래핀의 힘을 충분히 입증했다. 에너지 물질 로켓의 가벼운 추진력[1]으로 인해 전기 추진력이 더 이상 화학 시약에 의해 제한되지 않습니다.

공상과학 소설에서 항공기는 성간 여행 전체에 항상 전력을 공급할 수 있습니다. 그러나 실제로 로켓 추진기 엔진 기술로는 이를 달성할 수 없습니다.

노출된 추진제 탱크에 비해 화학로켓 엔진은 작아 보이지만 식욕은 크다. 장푸린은 "많이 먹지만 업무 효율은 높지 않다"고 말했다. 이 엔진이 소비하는 엄청난 양의 에너지는 단기 전력 공급에만 효과적입니다. 저장된 연료는 빠르게 소모되고 스러스터는 즉시 쓰레기로 버려집니다. 화학 로켓 연료의 대부분은 지구의 중력을 탈출하는 데 사용되며, 나머지는 로켓의 "우주 활공"을 추진하는 데 사용됩니다. 로켓은 오로지 관성에 의해서만 목적지까지 날아갑니다. 성간 비행의 경우 이런 종류의 엔진은 분명히 불충분합니다.

'새턴 5'가 대표적인 대표작이다. 첫 번째 단계에는 2,075톤의 액체 산소 등유 추진제가 포함되어 있습니다. 엔진이 점화되면 2분 34초 안에 이 모든 "음료"를 "마실" 수 있습니다. 고온의 가스는 초당 2900미터의 속도로 분출되는데, 이는 47톤의 탑재체를 달에 보내는 데 충분하다. 생성될 수 있는 총 3,500톤의 추력 중 상당 부분이 로켓 자체를 "끌어당기는" 데 사용되며 2,000톤 이상의 연료가 사용됩니다. 따라서 '비추진량'은 높지 않고 300초를 넘을 뿐으로 추진 효율이 낮다는 것을 알 수 있다. 이것이 아주 작은 질량의 사람을 우주로 보내려면 거대한 로켓이 필요한 이유입니다.

일반적으로 "이온 추진기"로 알려진 플라즈마 엔진은 화학 로켓과는 완전히 다른 설계 아이디어를 채택합니다. 로렌츠 힘을 사용하여 자기장을 통해 하전된 원자나 이온을 가속하여 우주선을 역방향으로 구동하는데, 이는 입자 가속기 및 레일건과 동일한 원리입니다. Zhang Fulin은 "플라즈마 로켓은 일정 기간 동안 상대적으로 작은 추력을 제공한 다음 일단 우주에 진입하면 순풍이 부는 범선처럼 속도가 화학 로켓의 속도를 초과할 때까지 점차 가속됩니다"라고 말했습니다.

실제 소행성을 탐지하는 NASA의 '던(Dawn)' 탐사선과 혜성 탐사를 위한 일본의 '하야부사(Hayabusa)' 탐사선 등 지금까지 많은 우주탐사 임무에서 플라즈마 엔진을 사용해 왔으며, 그 목적 중 하나가 바로 '하야부사(Hayabusa)'다. 달에 충돌한 유럽 우주국의 SMART-1 탐사선은 이온 추진 기술을 사용하여 미래 탐사선을 수성 주위 궤도로 보내는 방법을 검증하는 것입니다.

이미 실용적인 이온 엔진은 매우 작은 보조 엔진으로, 추력과 가속도가 매우 낮습니다. 우주선이 미리 정해진 비행 속도에 도달하는 데 매우 오랜 시간이 걸립니다. - SMART-1 플라즈마 엔진 가속도 제공되는 압력은 0.2mm/s에 불과하며 추력은 손바닥에 있는 종이 조각의 압력과 동일합니다. 이러한 엔진을 사용하면 개미조차도 지구의 중력장에서 벗어날 수 없습니다.

그러나 우주에서의 성능은 이러한 단점을 보완할 수 있습니다. 더 적은 연료로 더 많은 전력을 제공할 수 있다는 것을 의미하는 뛰어난 특정 추진력은 결국 전통적인 화학 로켓을 훨씬 뒤처지게 만들 것입니다. "1998년에 발사된 딥 스페이스 1호는 델타 로켓에 의해 우주로 발사된 후 이온 엔진에 의해 추진되었습니다. 이온 엔진은 액체 로켓의 10배에 해당하는 특정 충격량으로 0.09 뉴턴의 추력을 생성했습니다. 모든 100g의 크세논 추진제를 소비하면 엔진이 최고 속도로 작동할 때 속도가 시간당 25~32미터 증가합니다. 최종 작동 시간은 14,000시간을 초과하여 기존의 모든 로켓 엔진의 총 작동 시간을 초과합니다." 푸린도 소개되었습니다.

플라즈마 엔진이 항공우주산업의 새로운 화두가 된 것도 바로 이 때문이다. 플라즈마 엔진 분야의 새로운 플레이어인 VASIMR은 미국 항공우주학회(AIAA)가 선정한 2009년 상위 10대 항공우주 신흥 프로젝트 중 하나로 선정되었습니다. NASA의 새로운 책임자인 Charles Bolden도 VASIMR에 대해 매우 낙관적입니다. NASA는 2012년 또는 2013년에 VASIMR이 국제 임무에 설치될 수 있도록 약속을 이행할 수 있기를 희망하면서 Ad Astra Rocket Company에 자금을 제공합니다. 우주정거장에서 진행됩니다.

요즘 대부분의 외국 항공기가 이 기술을 사용하고 있는데 가장 유명한 것이 NASA의 Dawn이다. 이 항공기의 목적은 거리 때문에 플라즈마 추진력만 사용할 수 있다