III. Applied Plasma Physics: theory, simulation, experiments

1
(No Transcript)
2
CHUY?N Ð?NG C?A PLASMA TRONG Ð?NG CO TÊN L?A

• Phân lo?i tên l?a
• Uu nhu?c di?m c?a tên l?a hóa h?c thông thu?ng
  (conventional chemical rocket).
• Phuong trình tên l?a.
• Ð?ng co tên l?a d?y ion hóa (ion thruster).
• Các khái ni?m d?ng co d?y ch?y b?ng di?n
• Ho?t d?ng nghiên c?u c?a VASIMR

3
I.1 Conventional chemical rockets(tên l?a hóa
h?c thông thu?ng)

• Ho?t d?ng trên nguyên t?c chung là d?t nhiên li?u
  có trong khoang ch?a nhiên li?u r?i ph?t khí ra
  phía sau, giúp tên l?a chuy?n d?ng v? phía tru?c.
• H?n ch?
• Ph? thu?c vào lu?ng nhiên li?u mang theo tên l?a.
• Ph? thu?c vào b?n ch?t nhiên li?u mang theo tên
  l?a.
• Gia t?c tàu vu tr? d?t du?c ch? d?a trên nguyên
  t?c ph?t ra phía sau dòng v?t ch?t nên kh? nang
  tang t?c chua cao.

4
10.1.2 The Rocket Equation

• Understanding the motion of a spacecraft

5
The Rocket Equation (II)

• Phuong trình tên l?a

• Gi? Dv không d?i, tang uex , DM gi?m, và ngu?c
  l?i.
• Ð? gi?m b?t lu?ng nhiên li?u c?n thi?t, ngu?i ta
  thu?ng ch? t?o bu?ng ch?a nhiên li?u g?m nhi?u
  khoang.

6
Ð?ng co d?y ion (Ion thruster)

• Nguyên t?c gia t?c tên l?a b?ng cách t?o ra dòng
  ion du?c tang t?c trong di?n t? tru?ng bên trong
  khoang, sau dó cho dòng ion này ph?t ra phía sau
  làm tên l?a chuy?n d?ng v? phía tru?c.
• Ð?ng co d?y ion ho?t d?ng trên nguyên t?c dùng
  l?c Coulomb, và l?c Lorentz d? gia t?c ion.

7
Ð?ng co d?y ion (Ion thruster)
T? tru?ng dùng d? làm tang s? ion hóa
Phun nhiên li?u
Phát x? electron ? cat?t và du?c di?u khi?n b?i
an?t
Electron va ch?m v?i nguyên t? trung hòa t?o
thành ion
Phun electron vào chùm trung hòa

• Ion Engine

8
Hi?u ?ng Hall (Hall Thruster)

• Hi?u ?ng Hall (d?c nhu "hi?u ?ng hôn") là m?t
  hi?u ?ng v?t lý du?c th?c hi?n khi áp m?t t?
  tru?ng vuông góc lên m?t b?n làm b?ng kim lo?i
  hay ch?t bán d?n hay ch?t d?n di?n nói chung
  (thanh Hall) dang có dòng di?n ch?y qua. Lúc dó
  ngu?i ta nh?n du?c hi?u di?n th? (hi?u di?n th?
  Hall) sinh ra t?i hai m?t d?i di?n c?a thanh
  Hall. T? s? gi?a hi?u th? Hall và dòng di?n ch?y
  qua thanh Hall g?i là di?n tr? Hall, d?c trung
  cho v?t li?u làm nên thanh Hall. Hi?u ?ng này
  du?c khám phá b?i Edwim Herbert Hall vào nam 1879.

9
Hi?u ?ng Hall (Hall Thruster)
Co ch? hi?u ?ng Hall trên m?t thanh Hall kim
lo?i. 1 electron. 2 thanh Hall. 3 nam châm. 4
t? tru?ng. 5 ngu?n di?n. Màu d? trên thanh Hall
th? hi?n s? t?p trung c?a di?n tích duong, còn
màu xanh, ngu?c l?i, là noi t?p trung di?n tích
âm. Trên các hình B, C, D, chi?u c?a ngu?n di?n
và/ho?c t? tru?ng du?c d?i ngu?c.

• Hu?ng và chi?u tác d?ng trong hi?u ?ng Hall

10
Hi?u ?ng Hall (Hall Thruster)
M?t ngoài c?a c?c t?
Nam châm di?n dùng d? t?o t? tru?ng
M?t trong c?a c?c t?
Ngu?n electron
Phun nhiên li?u
Electron va ch?m v?i nguyên t? d? t?o ra ion
Gia t?c c?a ion trong di?n tru?ng tinh

• Hi?u ?ng Hall d?i v?i electron ? ranh gi?i
  (confines)

11
Hi?u ?ng Hall (Hall Thruster)
T? tru?ng
?ng cách di?n
Tr?c d?i x?ng

• H? th?ng d?ng co d?y ion (The Hall thruster
  scheme)

12
10.2.3 Magnetoplasma Dynamic (MPD) Thruster
X? plasma
C?a n?p nhiên li?u

• The MPD thruster

13
The Variable specific Impulse Magnetoplasma
Rocket (VASIMR)

• The VASIMR concept

14
10.3.1 The VASIMR Concept

• Ngu?n plasma (Khí Heli) du?c t?o ra t? các khí
  trung hòa (Hydrogen or Deuterium).
• Giam gi? plasma b?ng b?y t?
• Plasma heating b?ng t?n s? sóng vô tuy?n
• Magnetic nozzle bi?n d?i nang lu?ng nhi?t thành
  nang lu?ng d?y có ích.

15
The VASIMR Concept (II)
16
The VASIMR Concept (III)

• Hi?u su?t t?i uu t?o ra dòng khí ph?t ra có t?c
  d? l?n .
• Ðáng tin c?y không có s? d?t cháy nhiên li?u.
• Nhiên li?u r? ti?n hydrogen, doteri.

17
The VASIMR Concept (IV)

• Magnetic Confinement mirror field

18
The VASIMR Concept (V)
19
10.3.2 The VASIMR Experiment
Bu?ng chân không
Bom khu?ch tán
T? tính Cryo
B? ph?n phun khí
Ngu?n plasma

• The VASIMR laboratory