RU2046210C1 - Electric rocket engine - Google Patents

Electric rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2046210C1
RU2046210C1 SU5064411A RU2046210C1 RU 2046210 C1 RU2046210 C1 RU 2046210C1 SU 5064411 A SU5064411 A SU 5064411A RU 2046210 C1 RU2046210 C1 RU 2046210C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
coil
electrodes
plasma
axis
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Глебович Богданов
Original Assignee
Игорь Глебович Богданов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Глебович Богданов filed Critical Игорь Глебович Богданов
Priority to SU5064411 priority Critical patent/RU2046210C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2046210C1 publication Critical patent/RU2046210C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

FIELD: engines for space vehicles. SUBSTANCE: electric rocket engine has charged-particle accelerator 17, electric power supply system 4, ionizing radiation source located on engine lateral surface, magnetic field coil 1 for creating magnetic field beyond the engine. Engine is provided with plasma source 5 connected with passage 6 and 7 for flow of propulsive mass whose inner walls 8 and 9 are made in form of electrodes generating bodies of revolution which are coaxial relative to magnetic field coil. Distance from walls to axis does not decrease in the direction of escape of propulsive mass. Engine is provided with neutralizer 32, nuclear charge storage, nuclear charge ejector; magnetic coil is connected with accumulation, storage and switching system which is also used for employing magnetic field energy for creating of thrust. Mounted at outlet of passages for flow of propulsive mass is system of electrodes 11 and 12 for creating electric field parallel with engine axis. Provided on upper end surface of engine is projection 13 which is coaxial to coil. Located at base of this projection is additional ionizing radiation source 14; on two sides of this source, electrodes 15 and 16 are located which have form of body of revolution coaxial to coil. Mounted on lateral surface of coil are two pairs of coaxial electrodes 21 and 22 whose axes are perpendicular to axis of coil and are mutually parallel; each pair of electrodes is made for free flow of atmospheric gas along its axis and is connected with additional plasma source 26 feeding plasma to inter-electrode electrode clearance of coaxial electrodes and with radiation source 23 used for ionization of atmospheric gas along axis of coaxial electrodes. EFFECT: enhanced reliability. 12 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям для космических летательных аппаратов и может быть использовано для летательных аппаратов, движущихся в атмосфере. The invention relates to engines for spacecraft and can be used for aircraft moving in the atmosphere.

Изестен ядерный ракетный двигатель, содержащий ядерный реактор и систему подачи жидкого водорода [1] реактивная тяга, в котором создается путем нагрева жидкого водорода в ядерном реакторе за счет ядерной энергии топлива и выбрасывания нагретого газообразного водорода через сопла в окружающее пространство. A nuclear rocket engine containing a nuclear reactor and a liquid hydrogen supply system [1] is known to have reactive thrust, in which it is created by heating liquid hydrogen in a nuclear reactor due to the nuclear energy of the fuel and expelling heated hydrogen gas through nozzles into the surrounding space.

Недостатками двигателя являются невозможность использования для создания реактивной тяги вещества внешней среды и малое содержание энергии на единицу массы рабочего тела, которое для жидкого водорода не превышает 107 Дж/кг.The disadvantages of the engine are the inability to use environmental matter to create reactive thrust and the low energy content per unit mass of the working fluid, which for liquid hydrogen does not exceed 10 7 J / kg.

Известен химический ракетный двигатель [1] использующий для создания ракетной тяги химическую энергию сгорающего топлива. Known chemical rocket engine [1] uses to create rocket propulsion the chemical energy of burning fuel.

Недостатком его является малое количество энергии, заключенное в единице массы топлива, которое не превышает 1,2 ˙ 107 Дж/кг.Its disadvantage is the small amount of energy contained in the unit mass of fuel, which does not exceed 1.2 ˙ 10 7 J / kg.

Известен электроракетный двигатель с ядерной энергоустановкой [1] использующий преобразование ядерной энергии топлива в тепловую энергию нагреваемого жидкого водорода, переходящую в электрическую, которая затем используется для создания реактивной тяги в электроракетном двигателе. Known electric rocket engine with a nuclear power plant [1] using the conversion of nuclear energy of fuel into thermal energy of heated liquid hydrogen, converting into electrical energy, which is then used to create jet propulsion in an electric rocket engine.

Недостатком этого двигателя является малое количество энергии, заключенной в единице массы рабочего тела, при преобразовании ядерной энергии в электрическую, например для жидкого водорода эта величина не превышает 107 Дж/кг. Вследствие этого возникает необходимость брать с собой в момент старта большое количество жидкого водорода или ограничивать мощность ядерной энергоустановки мощностью системы повторного сжижения водорода.The disadvantage of this engine is the small amount of energy contained in the unit mass of the working fluid when converting nuclear energy into electrical energy, for example, for liquid hydrogen this value does not exceed 10 7 J / kg. As a result, it becomes necessary to take large quantities of liquid hydrogen with you at the time of launch or to limit the capacity of a nuclear power plant to the capacity of a hydrogen re-liquefaction system.

Известен электроракетный плазменный двигатель с рельсовым ускорителем [1] содержащий рельсы, ускоряемый снаряд, источник плазмы. В этом двигателе между двумя рельсами создается разность потенциалов, по ним течет электрический ток, замыкающийся через плазменную перемычку между рельсами. Токи, текущие через рельсы, создают магнитное поле, которое воздействует на ток, текущий через плазменную перемычку, силой Ампера, ускоряющей перемычку вдоль рельсов. Плазменная перемычка за счет этой cилы толкает перед собой ускоряемый снаряд и ускоряет его. Known electric rocket plasma engine with a rail accelerator [1] containing rails, accelerated projectile, a plasma source. In this engine, a potential difference is created between the two rails, an electric current flows through them, closing through the plasma bridge between the rails. The currents flowing through the rails create a magnetic field that acts on the current flowing through the plasma jumper by the Ampere force accelerating the jumper along the rails. Due to this force, the plasma jumper pushes an accelerated projectile in front of itself and accelerates it.

Недостатками этого двигателя являются непредусмотренность ускорения вещества внешней среды в качестве рабочего тела, эрозия и разрушение рельсов во время работы и малая тяга, порядка 10 Н. The disadvantages of this engine are the lack of acceleration of the environment as a working fluid, erosion and destruction of rails during operation and low traction, about 10 N.

Известен ядерный ракетный двигатель с взрывающимися ядерными зарядами малой мощности [2] содержащий металлическую камеру и устройство, выбрасывающее ядерные заряды малой мощности. Реактивная тяга в этом двигателе создается взрывами ядерных зарядов внутри металлической камеры. Known nuclear rocket engine with explosive nuclear charges of low power [2] containing a metal chamber and a device that ejects nuclear charges of low power. Jet thrust in this engine is created by explosions of nuclear charges inside a metal chamber.

Недостатком этого двигателя является малая тяговооруженность, обусловленная большим весом металлической камеры, необходимым для того, чтобы она не испарялась в момент взрыва, а также большим весом сопутствующей системы радиационного охлаждения, вес которой в ядерных энергоустановках, начиная с мощностей порядка 100 МВт, является определяющим ограничением их мощности, превышая вес их остальных компонентов. The disadvantage of this engine is its low throttle ratio, due to the large weight of the metal chamber, which is necessary so that it does not evaporate at the time of the explosion, as well as the large weight of the accompanying radiation cooling system, the weight of which in nuclear power plants, starting from capacities of the order of 100 MW, is a determining limitation their power, exceeding the weight of their remaining components.

Известен двигатель "Солнечный парус" [2] представляющий собой разворачиваемую на большой площади в космическом пространстве тонкую пленку с нанесенным на ее поверхность отражающим покрытием. Реактивная тяга в этом двигателе создается электромагнитным и корпускулярным излучением Солнца, которое падает на его поверхность, поглощается или отражается ею, передает ей при этом часть своего импульса и ускоряет ее. The famous engine "Solar Sail" [2] is a thin film deployed over a large area in outer space with a reflective coating deposited on its surface. Jet thrust in this engine is created by electromagnetic and corpuscular radiation of the Sun, which falls on its surface, is absorbed or reflected by it, transfers part of its momentum to it and accelerates it.

Недостатками этого двигателя являются сложность разворачивания и ориентации пленки в космическом пространстве, а также то, что реактивная тяга в этом двигателе быстро убывает с ростом расстояния до Солнца, уменьшаясь пропорционально квадрату этой величины. The disadvantages of this engine are the complexity of the deployment and orientation of the film in outer space, as well as the fact that the jet thrust in this engine rapidly decreases with increasing distance to the Sun, decreasing in proportion to the square of this value.

Известен индукционный электроракетный двигатель [1] содержащий источник плазмы, индукционную катушку и систему электропитания. Known induction electric rocket engine [1] containing a plasma source, induction coil and power supply system.

Недостатками этого двигателя являются малая тяга, которая, как правило, не более 250 Н, и требование быстродействия смены токов в индукционной катушке, приводящее к быстрому ее нагреву. The disadvantages of this engine are low thrust, which, as a rule, is not more than 250 N, and the requirement for the speed of change of currents in the induction coil, leading to its rapid heating.

Известен электроракетный плазменный Холловский двигатель [3] содержащий систему электропитания, катушку магнитного поля, источник плазмы и ускоряющую систему электродов. В этом двигателе реактивная тяга создается ускорением плазмы в скрещенных электрическом и магнитном полях. Ускоряющий межэлектродный промежуток выбирается таким, чтобы при ускорении ионов электрическим полем они приобретали скорость, при которой их ларморовский радиус вращения превышал размер этого промежутка, и они, вращаясь в магнитном поле, из этого промежутка бы уходили, в то время как электроны дрейфуют перпендикулярно им из-за большего параметра Холла, поддерживая электронейт- ральность. Known electric rocket plasma Hall engine [3] containing a power supply system, a magnetic field coil, a plasma source and an accelerating electrode system. In this engine, jet thrust is created by accelerating the plasma in crossed electric and magnetic fields. The accelerating interelectrode gap is chosen so that when ions are accelerated by an electric field, they acquire a speed at which their Larmor radius of rotation exceeds the size of this gap, and they, rotating in a magnetic field, leave this gap, while the electrons drift perpendicular to them from - for a larger Hall parameter, supporting electroneutrality.

Недостатком этого двигателя является малая тяга, например 0,65 Г при электрической мощности 22 кВт. The disadvantage of this engine is low thrust, for example 0.65 G with an electric power of 22 kW.

Известен прямоточный электроракетный двигатель [4] содержащий катушку магнитного поля, источник ионизирующего излучения, ускоритель заряженных частиц и систему электропитания. В этом двигателе тяга создается путем ионизации встречного потока источником ионизирующего излучения и выбрасывания впереди двигателя ускорителем заряженных частиц вдоль магнитных силовых линий частиц одного знака электрического заряда. В результате происходит образование объемного электрического заряда во встречном потоке перед двигателем и электрическое заряжание корпуса двигателя зарядом противоположного знака. Эти заряды притягиваются друг к другу. Одновременно происходит растекание объемного заряда встречного потока и его релаксация за счет проводимости среды между объемным зарядом и корпусом двигателя. Магнитное поле катушки увеличивает время релаксации объемного заряда. Среда в области его существования за счет столкновения заряженных частиц с нейтральными преобретает ускорение в сторону двигателя и создает тем самым в течение времени релаксации объемного заряда реактивную тягу. Недостатком двигателя является малая тяга, 13,6 кГ. Known direct-flow electric rocket engine [4] containing a magnetic field coil, an ionizing radiation source, an accelerator of charged particles and an electrical power system. In this engine, traction is created by ionizing the oncoming stream with a source of ionizing radiation and ejecting charged particles in front of the engine along the magnetic field lines of particles of the same sign of electric charge. As a result, a volume electric charge is generated in the oncoming flow in front of the engine and the engine body is electrically charged with a charge of the opposite sign. These charges are attracted to each other. At the same time, the space charge of the oncoming flow spreads and relaxes due to the conductivity of the medium between the space charge and the engine casing. The magnetic field of the coil increases the relaxation time of the space charge. The medium in the region of its existence, due to the collision of charged particles with neutral ones, acquires acceleration towards the engine and thereby creates reactive thrust during the space charge relaxation time. The disadvantage of the engine is low thrust, 13.6 kg.

Задачей, стоящей перед изобретением, является увеличение тяги и обеспечение возможности использовать для ее создания дополнительных внешних источников рабочего тела. The challenge facing the invention is to increase traction and provide the ability to use for its creation of additional external sources of the working fluid.

Указанная задача достигается тем, что электроракетный двигатель, содержащий ускоритель заряженных частиц, систему электропитания, источник ионизирующего излучения, расположенный на боковой поверхности двигателя, катушку магнитного поля, выполненную с возможностью создания магнитного поля вне двигателя, снабжен источником плазмы, соединенным с каналами для прохода рабочего тела, внутренние стенки которых, выполненные в форме электродов, образуют фигуры вращения, соосные катушке, расстояние которых до оси не убывает в направлении выхода рабочего тела, нейтрализатором, хранилищем ядерных зарядов, устройством выбрасывания ядерных зарядов, при этом катушка соединена с системой накопления, хранения, коммутации и использования для создания тяги энергии магнитного поля, на выходе каналов для прохода рабочего тела установлена система электродов, выполненных с возможностью создания магнитного поля, параллельного оси двигателя, совпадающей с осью катушки, на верхней торцовой поверхности двигателя выполнен соосный катушке выступ, у основания которого расположен дополнительный источник ионизирующего излучения, с двух сторон от которого расположены два электрода, имеющие формы фигур вращения, соосных катушке, причем один из электродов расположен на верхней торцовой поверхности катушки, а другой на выступе, на боковой поверхности катушки с противоположных сторон от ее оси установлены две пары коаксиальных электродов, оси которых перпендикулярны оси катушки и взаимнопараллельны, а каждая пара коаксиальных электродов выполнена с возможностью свободного пролета газа атмосферы вдоль ее оси и соединена с дополнительным источником плазмы, выполненным с возможностью подачи плазмы в межэлектродный зазор коаксиальных электродов, и с источником излучения, выполненным с возможностью ионизации газа атмосферы вдоль оси коаксиальных электродов. Двигатель снабжен ядерной силовой установкой. Двигатель снабжен системой повторного сжижения водорода. Катушка выполнена в виде сверхпроводящего соленоида, длина которого меньше его диаметра, и размещена в гелиевом криостате с термоизоляцией. Источник плазмы соединен с устройством для засасывания вещества внешней среды, выполненным с возможностью охлаждения системы электропитания. Внешний электрод каждой пары коаксиальных электродов выполнен с возможностью экранировать внешнее магнитное поле в межэлектродном зазоре. Двигатель снабжен отталкивающим устройством, выполненным с возможностью отсоединения части двигателя, расположенной над катушкой, от остальной части двигателя, разведения отделенных частей вдоль оси двигателя и их соединения обратно. Двигатель снабжен отталкивающим устройством, выполненным с возможностью отсоединения части двигателя, включающей элементы, расположенные внутри сквозного осевого отверстия катушки и над катушкой, от остальных элементов двигателя, разведения отделенных двух частей вдоль оси двигателя и их соединения. На торцовых поверхностях двигателя установлено по два наружных электрода, через межэлектродные зазоры которых проходит ось двигателя, выполненные с возможностью свободного пролета сквозь них частиц. Двигатель снабжен источником тугоплавких дисперсных частиц из материала с малой работой выхода. Источник тугоплавких дисперсных частиц выполнен в виде плазмохимического реактора. Электроракетный двигатель содержит по крайней мере два листа, присоединенных послойно к нижней торцовой поверхности двигателя, выполненных из материала, ослабляющего электромагнитное и нейтронное излучение со спектром ядерного взрыва, и систему, обеспечивающую возможность поочередного отсоединения листов от двигателя. This problem is achieved in that the electric rocket engine containing a charged particle accelerator, an electrical power system, an ionizing radiation source located on the side surface of the engine, a magnetic field coil configured to create a magnetic field outside the engine, is equipped with a plasma source connected to the channels for the passage of the working bodies whose inner walls, made in the form of electrodes, form rotation figures coaxial to the coil, the distance of which to the axis does not decrease in the direction of exit Yes, the working fluid, a neutralizer, a storage facility for nuclear charges, a device for ejecting nuclear charges, while the coil is connected to a system of storage, storage, switching and use to create traction energy of the magnetic field, at the output of the channels for the passage of the working fluid is installed a system of electrodes configured to create a magnetic field parallel to the axis of the engine, coinciding with the axis of the coil, a protrusion coaxial to the coil is made on the upper end surface of the engine, at the base of which an additional a source of ionizing radiation, on two sides of which are two electrodes having the shapes of rotation figures, coaxial to the coil, one of the electrodes located on the upper end surface of the coil, and the other on the protrusion, on the side surface of the coil from two opposite sides of its axis pairs of coaxial electrodes, the axes of which are perpendicular to the axis of the coil and are mutually parallel, and each pair of coaxial electrodes is made with the possibility of free flow of atmospheric gas along its axis and is connected with additional an additional plasma source configured to supply plasma into the interelectrode gap of the coaxial electrodes, and with a radiation source configured to ionize the atmosphere gas along the axis of the coaxial electrodes. The engine is equipped with a nuclear power plant. The engine is equipped with a hydrogen re-liquefaction system. The coil is made in the form of a superconducting solenoid, the length of which is less than its diameter, and is placed in a helium cryostat with thermal insulation. The plasma source is connected to a device for the suction of environmental matter, made with the possibility of cooling the power system. The external electrode of each pair of coaxial electrodes is configured to shield an external magnetic field in the interelectrode gap. The engine is equipped with a repulsive device configured to disconnect the part of the engine located above the coil from the rest of the engine, dilute the separated parts along the axis of the engine and connect them back. The engine is equipped with a repulsive device configured to detach a part of the engine, including elements located inside the through axial hole of the coil and above the coil, from the remaining elements of the engine, diluting the separated two parts along the axis of the engine and connecting them. On the end surfaces of the engine, two external electrodes are installed, through the interelectrode gaps of which the engine axis passes, made with the possibility of free passage of particles through them. The engine is equipped with a source of refractory dispersed particles from a material with a small work function. The source of refractory dispersed particles is made in the form of a plasma chemical reactor. An electric rocket engine contains at least two sheets attached in layers to the lower end surface of the engine, made of a material that attenuates electromagnetic and neutron radiation with a nuclear explosion spectrum, and a system that enables the sheets to be disconnected from the engine in turn.

Такое конструктивное решение позволяет увеличить тягу и обеспечивает возможность создавать ее за счет ускорения не только рабочего тела, взятого с собой в момент старта, но и дополнительных внешних источников рабочего тела. При движении в атосфере используется газ атмосферы, при движении в радиационных поясах частицы, образующие эти пояса, при движении в межпланетном пространстве плазма солнечного ветра. Применение индуктивного накопителя энергии при старте с планеты, обладающей атмосферой, позволяет снизить расход рабочего тела, взятого с собой в момент старта, до минимума и повысить удельное энергосодержание энергоустановки двигателя на единицу ее массы, включая массу взятого с собой рабочего тела и охлаждающих сжиженных газов. При этом энергосодержание индуктивного накопителя энергии на единицу массы его обмотки может быть достигнуто порядка 4 ˙ 109 Дж/кг, исходя из параметров существующих на сегодняшний день индуктивных накопителей энергии на энергию 4,6 ˙ 1013 Дж, причем, поскольку объем, а следовательно, и масса индуктивного накопителя энергии пропорциональна энергии в степени 3/5, то в перспективе эта зависимость позволяет, линейно увеличивая массу катушки магнитного поля, нелинейно более быстро поднимать ее удельное энергосодержание. При этом расходы энергии на охлаждение криостата пропорциональны площади его поверхности, а значит, объему и массе в степени 2/3. Поэтому расходы энергии на охлаждение криостата пропорциональны запасенной энергии в степени 2/5 и, следовательно, не могут принципиально ограничить величину запасенной энергии. При работе системы электропитания в режиме коммутации и использования для создания тяги энергии, запасенной катушкой, требуется меньшая мощность системы радиационного охлаждения, чем в случае ее работы в режиме перехода тепловой энергии ядерного реактора в электрическую, что позволяет снизить вес теплообменника-излучателя не менее чем на 60% при том же уровне электрической мощности. При этом может быть реализована возможность полетов на запасенной в катушке энергии с выключенным на время ядерным реактором от небесного тела к небесному телу, включая его в режиме большой мощности для накопления энергии магнитного поля на планетах, их спутниках или астероидах, используя для охлаждения ядерной силовой установки системы электропитания воду, лед и океаны сжиженного газа, например аммиака и метана. Это дает принципиальную возможность увеличить мощность энергоустановки и тяговооруженность двигателя во время полета в космическом пространстве, уменьшая выделение ею тепла, поскольку вес теплообменников-излучателей является определяющим при электрической мощности в ядерных энергоустановках более 100 МВт и превышает вес остальных их элементов, а проблема радиационного охлаждения на сегодняшний день развития космической техники является главным ограничением на мощность ядерных энергоустановок при работе в открытом космосе. Применение ядерных зарядов для создания реактивной тяги позволяет поднять удельное энергосодержание и рабочего тела, и топлива одновременно на единицу их массы до величины порядка 1011 Дж/кг, при этом преобразование ядерной энергии топлива в кинетическую энергию рабочего тела происходит вне двигателя в области создаваемого им магнитного поля, что ведет к уменьшению его нагрева. Дополнительно ядерные взрывы в магнитном поле создают мощные электрические поля, параллельные оси двигателя, которые вытягивают и ускоряют ионы и дисперсные тугоплавкие частицы, одновременно заряжая их положительным электрическим зарядом, причем в перспективе возможно использование этих полей для аккумулирования электрической энергии, использование ее для создания реактивной тяги и незначительного ускорения двигателя во внешних космических электрических полях, например полях магнитопаузы Земли. Двигатель имеет возможность создавать небольшую фотонную тягу от внешних источников электромагнитного излучения, например Солнца. Гамма-излучение ядерного взрыва позволяет вырабатывать и запасать двигателем электроэнергию путем выбивания гамма-квантами комптон электронов в расположенных вне двигателя конденсаторах. Двигатель имеет возможность создавать реактивную тягу в электропроводящей жидкости, например морской воде, что позволяет использовать его при приводнении космических кораблей для их самостоятельной буксировки. Двигатель может использоваться для систем кораблей многоразового использования типа "Спэйс Шатлл", челночных рейсов в атмосфере для вывода за ее пределы и возвращения из космоса космических кораблей. При этом возможна работа двигателя полностью на энергии катушки, запасаемой на Земле перед каждым полетом. Побочным эффектом работы двигателя в земной атмосфере является генерация озона за счет ионизации кислорода воздуха, что ведет к уменьшению озоновых дыр, в то время как использование традиционных химических ракетных двигателей наоборот выжигает озон и приводит к образованию локальных озоновых дыр в районах космодромов. Дополнительно двигатель позволяет уменьшить радиационное облучение полезного груза при прохождении радиационных поясов планет за счет отклонения частиц, составляющих эти пояса, магнитным полем катушки, а радиационное облучение полезного груза в момент взрыва ядерного заряда уменьшается за счет отделения полезного груза и удаления его на безопасное расстояние от катушки магнитного поля. Для старта и посадки космических кораблей, оснащенных двигателем, не требуются специально оборудованные космодромы, что очень значительно упрощает их эксплуатацию, делая полеты на них экономически более выгодными, чем полеты на кораблях с традиционными двигательными установками.Such a constructive solution allows you to increase traction and provides the ability to create it by accelerating not only the working fluid taken with you at the time of launch, but also additional external sources of the working fluid. When moving in the atosphere, atmospheric gas is used, when moving in the radiation belts, the particles forming these belts, when the solar wind plasma moves in interplanetary space. The use of an inductive energy storage device when starting from a planet with an atmosphere allows to reduce the consumption of the working fluid taken with itself at the time of launch to a minimum and to increase the specific energy content of the engine power unit per unit mass, including the mass of the working fluid taken with it and cooling liquefied gases. In this case, the energy content of the inductive energy storage unit per unit mass of its winding can be achieved on the order of 4 ˙ 10 9 J / kg, based on the parameters of currently existing inductive energy storage devices for energy of 4.6 ˙ 10 13 J, and, since the volume, and therefore , and the mass of the inductive energy storage is proportional to the energy to the degree 3/5, then in the future this dependence allows, by linearly increasing the mass of the magnetic field coil, to increase its specific energy content nonlinearly more quickly. In this case, the energy consumption for cooling the cryostat is proportional to its surface area, and therefore, to the volume and mass to the degree of 2/3. Therefore, the energy consumption for cooling the cryostat is proportional to the stored energy to the degree of 2/5 and, therefore, cannot fundamentally limit the amount of stored energy. When the power supply system is in the switching and use mode, to create the traction of energy stored by the coil, a lower power of the radiation cooling system is required than in the case of its operation in the mode of transferring the thermal energy of a nuclear reactor into electrical energy, which reduces the weight of the heat exchanger-radiator by at least 60% at the same level of electrical power. In this case, the possibility of flying on the energy stored in the coil with the nuclear reactor turned off for a while from the celestial body to the celestial body, including it in high power mode to accumulate magnetic field energy on planets, their satellites or asteroids, can be realized, using for cooling a nuclear power plant power systems water, ice and oceans of liquefied gas, such as ammonia and methane. This makes it possible in principle to increase the power of the power plant and the thrust-weight ratio of the engine during a flight in outer space, reducing its heat generation, since the weight of heat exchangers-radiators is decisive for electric power in nuclear power plants exceeding 100 MW and exceeds the weight of their other elements, and the problem of radiation cooling by Today, the development of space technology is the main limitation on the power of nuclear power plants when working in outer space. The use of nuclear charges to create reactive thrust makes it possible to increase the specific energy content of both the working fluid and fuel at the same time per unit mass to a value of the order of 10 11 J / kg, while the conversion of the nuclear energy of the fuel into the kinetic energy of the working fluid occurs outside the engine in the region of the magnetic field, which leads to a decrease in its heating. Additionally, nuclear explosions in a magnetic field create powerful electric fields parallel to the axis of the engine, which pull and accelerate ions and dispersed refractory particles, while simultaneously charging them with a positive electric charge, and in the future it is possible to use these fields to accumulate electric energy, using it to create reactive traction and slight acceleration of the engine in external cosmic electric fields, for example, the Earth’s magnetopause fields. The engine has the ability to create a small photon traction from external sources of electromagnetic radiation, such as the Sun. Gamma radiation from a nuclear explosion allows you to generate and store electrical energy by the engine by knocking out Compton electrons in gamma rays in capacitors located outside the engine. The engine has the ability to create reactive thrust in an electrically conductive liquid, such as sea water, which allows it to be used when splashing spaceships for their own towing. The engine can be used for space shuttle systems such as the Space Shuttle, shuttle flights in the atmosphere to take it outside and return from space spaceships. In this case, the engine can operate completely on the energy of the coil stored on the Earth before each flight. A side effect of engine operation in the Earth’s atmosphere is the generation of ozone due to ionization of atmospheric oxygen, which leads to a decrease in ozone holes, while the use of traditional chemical rocket engines, on the contrary, burns ozone and leads to the formation of local ozone holes in the cosmodrome areas. Additionally, the engine allows to reduce the radiation exposure of the payload during the passage of the planetary radiation belts due to the deflection of the particles making up these belts by the magnetic field of the coil, and the radiation exposure of the payload at the time of the explosion of the nuclear charge is reduced due to the separation of the payload and its removal to a safe distance from the coil magnetic field. For the launch and landing of spacecraft equipped with an engine, specially equipped cosmodromes are not required, which greatly simplifies their operation, making flights on them economically more profitable than flights on ships with traditional propulsion systems.

Не обнаружено технических решений, выполняющих поставленную задачу аналогичными техническими средствами. No technical solutions were found that fulfill the task with the same technical means.

На фиг. 1 изображен электроракетный двигатель, разрез в плоскости его оси; на фиг.2 тот же двигатель, вид серху; на фиг.3 тот же двигатель, основной вид; на фиг.4 он же, вид сбоку; на фиг.5 изображено отталкивающее устройство второго типа в момент разъединения частей двигателя с полезным грузом и с катушкой магнитного поля; на фиг.6 показана схема размещения электроизолированных, электроприводящих листов, при которой они в момент ядерного взрыва запасают электроэнергию. In FIG. 1 shows an electric rocket engine, a section in the plane of its axis; figure 2 the same engine, a view of a serh; figure 3 the same engine, the main view; figure 4 is a side view; figure 5 shows a repulsive device of the second type at the time of separation of the engine parts with a payload and with a magnetic field coil; 6 shows a layout of electrically insulated, electric drive sheets, in which they store electricity at the time of a nuclear explosion.

Катушка 1 магнитного поля (фиг,1) соосна с осью симметрии двигателя, выполнена в виде сверхпроводящего соленоида, длина которого меньше его диаметра, помещена в криостат 2 и соединена с системой запитки и коммутации энергии катушки магнитного поля, совпадающей с системой 3 накопления, хранения, коммутации и использования для создания тяги энергии магнитного поля. В катушке предусмотрена возможность создания магнитного поля вокруг всего двигателя и работы ее в качестве индуктивного накопителя энергии, включая возможность накопления, хранения и использования для создания тяги энергии ее магнитного поля. The magnetic field coil 1 (FIG. 1) is aligned with the axis of symmetry of the engine, made in the form of a superconducting solenoid, the length of which is less than its diameter, placed in a cryostat 2 and connected to a power supply and switching system of the energy of the magnetic field coil, which coincides with the system 3 of storage, storage , switching and using to create traction energy of the magnetic field. The coil provides for the possibility of creating a magnetic field around the entire engine and operating it as an inductive energy storage device, including the possibility of storing, storing and using its magnetic field energy to generate traction.

Криостат 2 выполнен с возможностью охлаждения катушки до температур, не превышающих 4,2 К, с последующей термоизоляцией и терморегулированием, например он снабжен криогенной установкой и содержит несколько вложенных друг в друга сосудов со сжиженными газами, у которых различные температуры кипения, окружающих сосуд с жидким гелием. Один из них содержит жидкий водород, и предусмотрена возможность использования этого сжиженного газа как рабочего тела для системы электропитания и источника плазмы. The cryostat 2 is configured to cool the coil to temperatures not exceeding 4.2 K, followed by thermal insulation and thermoregulation, for example, it is equipped with a cryogenic installation and contains several vessels with liquefied gases, which have different boiling points surrounding the vessel with liquid helium. One of them contains liquid hydrogen, and it is possible to use this liquefied gas as a working fluid for the power supply system and plasma source.

Система накопления, хранения, коммутации и использования для создания тяги энергии магнитного поля соединена с системой 4 электропитания, выполненной в виде трехрежимной ядерной силовой установки, в которой предусмотрена возможность сжижения водорода, последующего повторного использования его для выработки электроэнергии или направления нагретого в ядерном реакторе водорода в источник плазмы, каналы для прохода рабочего тела и охлаждения топливно-энергетического цикла теплообменников- излучателем. The system of storage, storage, switching and use to create traction of magnetic field energy is connected to a power supply system 4 made in the form of a three-mode nuclear power plant, which provides for the possibility of liquefying hydrogen, then reusing it to generate electricity or directing the hydrogen heated in a nuclear reactor to a plasma source, channels for the passage of the working fluid and cooling the fuel and energy cycle of the heat exchangers-emitter.

Источник 5 плазмы установлен в области сквозного осевого отверстия катушки магнитного поля. Там же установлены каналы 6, 7 для прохода рабочего тела, соединенные с ним, внутренние стенки которых, выполненные в виде электродов 8, 9, 10, образуют фигуры вращения, соосные катушке, расстояние которых до оси не убывает в направлении выхода рабочего тела. На выходе каналов установлены электроды 11, 12, выполненные в виде колец, радиусы которых последовательно совпадают с радиусами наиболее близких к ним стенок каналов с возможностью создания в их межэлектродном зазоре электрических полей, параллельных оси двигателя. The plasma source 5 is installed in the area of the through axial hole of the magnetic field coil. There are also installed channels 6, 7 for the passage of the working fluid, connected to it, the inner walls of which, made in the form of electrodes 8, 9, 10, form rotation figures, coaxial to the coil, the distance of which to the axis does not decrease in the direction of the working fluid exit. At the output of the channels, electrodes 11, 12 are made, made in the form of rings whose radii consistently coincide with the radii of the channel walls closest to them with the possibility of creating electric fields parallel to the motor axis in their interelectrode gap.

Корпус двигателя имеет осесимметричный выступ 13, соосный с осью двигателя, например выполненный в виде полусферы, расположенный со стороны катушки магнитного поля, противоположной выходу каналов для прохода рабочего тела. У основания выступа расположен дополнительный источник 14 ионизирующего излучения, например источник электронов, имеющий осесимметричное распределение ионизирующего излучения вдоль поверхности двигателя. Система электропитания выполнена таким образом, чтобы входящий в ее состав ядерный реактор имел возможность излучать часть своего ионизирующего излучения в виде нейтронов и гамма-квантов в ту же область. Дополнительный источник ионизирующего излучения расположен между электродами 15, 16, соосными катушке, выполненными из электроизолированных друг от друга сегментов с возможностью самостоятельного, автономного подвода электроэнергии отдельно к каждому сегменту. Электрод 15 имеет форму кольца, расположен над верхней поверхностью катушки и криостата, в который она помещена. Электрод 16 имеет форму поверхности вращения, расположен на поверхности выступа 13 в его нижней части. The engine housing has an axisymmetric protrusion 13, coaxial with the axis of the engine, for example, made in the form of a hemisphere, located on the side of the magnetic field coil, opposite to the exit of the channels for the passage of the working fluid. At the base of the protrusion is an additional ionizing radiation source 14, for example, an electron source having an axisymmetric distribution of ionizing radiation along the surface of the engine. The power supply system is designed in such a way that the nuclear reactor included in it has the ability to radiate part of its ionizing radiation in the form of neutrons and gamma rays into the same region. An additional source of ionizing radiation is located between the electrodes 15, 16, coaxial to the coil, made of segments insulated from each other with the possibility of independent, autonomous supply of electricity separately to each segment. The electrode 15 is in the form of a ring, located above the upper surface of the coil and the cryostat in which it is placed. The electrode 16 has the shape of a surface of revolution, located on the surface of the protrusion 13 in its lower part.

В верхней части выступа расположен ускоритель 17 заряженных частиц. При выборе знака ускоряемых частиц конкурируют два фактора. Желательно, чтобы это были положительно заряженные частицы, но ускорители ионов и позитронов технически более сложны и выбрасывают в процессе ускорения меньший суммарный электрический заряд, чем ускорители электронов. На выбор знака ускоряемых заряженных частиц оказывает существенное влияние величина электрического поля атмосферы. Ускоритель заряженных частиц выполнен с возможностью выбрасывать заряженные частицы вверх под углом к оси двигателя примерно равномерно вдоль кольца над верхней поверхностью криостата над электродом 15 с рассеиванием их дефокусирующими электродами на выходе из ускорителя, а также с возможностью направлять частицы в другом режиме работы вперед двигателя. Ускоритель может быть выполнен либо в виде ускорителя ионов, например изохронного циклотрона, либо в виде ускорителя позитронов, например микротрона с электрон-позитронным конвертером, либо в виде ускорителя электронов, например микротрона. Во всех случаях конструкция ускорителя заряженных частиц должна выгодно использовать магнитное поле катушки для создания в ускорителе поля нужной конфигурации. Так, в изохронном циклотроне вместо магнита установлены только спиральные ферромагнитные изохронные накладки, в микротроне вместо магнита установлены только ферромагнитные накладки с возможностью выравнивания между ними магнитного поля от его внешнего источника, в данном случае от катушки 1 магнитного поля. Выводное устройство ускорителя заряженных частиц имеет выходное окно из металлической мембраны, симметрично окружающее его в форме кольца. In the upper part of the protrusion is an accelerator 17 charged particles. When choosing the sign of accelerated particles, two factors compete. It is desirable that these be positively charged particles, but ion and positron accelerators are technically more complex and emit a smaller total electric charge during acceleration than electron accelerators. The choice of the sign of accelerated charged particles is significantly affected by the magnitude of the electric field of the atmosphere. The charged particle accelerator is configured to eject charged particles upward at an angle to the axis of the engine approximately uniformly along the ring above the upper surface of the cryostat above the electrode 15 with their defocusing electrodes scattering at the outlet of the accelerator, and also with the ability to direct particles in a different operating mode ahead of the engine. The accelerator can be made either in the form of an ion accelerator, for example an isochronous cyclotron, or in the form of a positron accelerator, for example a microtron with an electron-positron converter, or in the form of an electron accelerator, for example a microtron. In all cases, the design of the accelerator of charged particles should advantageously use the magnetic field of the coil to create the field of the desired configuration in the accelerator. So, in an isochronous cyclotron, instead of a magnet, only spiral ferromagnetic isochronous overlays are installed, in a microtron, only ferromagnetic overlays are installed instead of a magnet with the possibility of aligning the magnetic field between them from its external source, in this case, from magnetic field coil 1. The output device of the charged particle accelerator has an exit window of a metal membrane symmetrically surrounding it in the form of a ring.

В выступе 13 размещено устройство 18 для засасывания вещества внешней среды, например насос с герметическими клапанами, соединенный каналами 19, 20 для прохода вещества внешней среды с источником 5 плазмы, выполненными с возможностью охлаждения системы 4 электропитания и с возможностью закрывать и открывать выходы этих каналов в источник 5 плазмы, например, с помощью клапанов. In the protrusion 13 there is a device 18 for sucking in the substance of the external medium, for example, a pump with hermetic valves, connected by channels 19, 20 for passing the substance of the external environment with a plasma source 5, configured to cool the power supply system 4 and with the ability to close and open the outputs of these channels in plasma source 5, for example, using valves.

На боковой поверхности криостата 2 рядом с боковой поверхностью катушки, с противоположных сторон от оси двигателя установлены две пары коаксиальных электродов 21, 22, оси которых перпендикулярны этой оси и взаимно параллельны. Внешний электрод каждой пары выполнен с возможностью экранирования внешнего магнитного поля в межэлектродном зазоре, например он выполнен из магнитомягкого материала. Катод выполнен эмиссионным. Вдоль оси коаксиальных электродов в межэлектродном зазоре выполнено сквозное отверстие с возможностью свободного пролета частиц сквозь него. Каждая пара коаксиальных электродов соединена с источником 23 излучения, выполненным с возможностью ионизовать газ атмосферы вдоль их оси. Например, он содержит источник 24 узконаправленного ионизирующего излучения, например, рентгеновского с энергией гамма-квантов 10 МэВ, и мощный СВЧ-генератор 25, выполненный с возможностью вызывать электрический пробой газа атмосферы около своего выходного отверстия, которое ограничено по периметру линиями распространения излучения источника 24 ионизирующего излучения, расстояние между выходными окнами которого меньше длины волны излучения СВЧ-генератора. Каждая пара коаксиальных электродов соединена с дополнительным источником 26 плазмы, выполненным с возможностью направлять плазму в межэлектродный зазор этих электродов. On the side surface of the cryostat 2, next to the side surface of the coil, on the opposite sides from the axis of the engine, two pairs of coaxial electrodes 21, 22 are installed, the axes of which are perpendicular to this axis and mutually parallel. The external electrode of each pair is configured to shield an external magnetic field in the interelectrode gap, for example, it is made of soft magnetic material. The cathode is made emission. A through hole is made along the axis of the coaxial electrodes in the interelectrode gap with the possibility of free passage of particles through it. Each pair of coaxial electrodes is connected to a radiation source 23 configured to ionize atmospheric gas along their axis. For example, it contains a source 24 of narrowly directed ionizing radiation, for example, X-ray with an energy of gamma rays of 10 MeV, and a powerful microwave generator 25, configured to cause an electrical breakdown of atmospheric gas near its outlet, which is limited along the perimeter by the radiation lines of source 24 ionizing radiation, the distance between the output windows of which is less than the wavelength of the radiation of the microwave generator. Each pair of coaxial electrodes is connected to an additional plasma source 26, configured to direct the plasma into the interelectrode gap of these electrodes.

Вокруг боковой поверхности криостата, а следовательно и катушки, по его периметру расположен источник 27 ионизирующего излучения, например источник электронов, выполненный с возможностью ионизации газа атмосферы вокруг периметра криостата раздельно для каждого полупространства расположенных со стороны входа и со стороны выхода пар коаксиальных электродов, т.е. спереди и сзади от катушки по направлению движения двигателя. Поверхность двигателя в области расположения источника 27 ионизирующего излучения выполнена электроизолированной также, как и между электродами 15, 16. Она может быть выполнена из электроизолированных проводящих участков, например металлических мембран источников электронов, разделенных электроизоляцией, так, чтобы была исключена возможность протекания по ней поверхностных токов. Around the side surface of the cryostat, and consequently the coil, an ionizing radiation source 27 is arranged around its perimeter, for example, an electron source configured to ionize atmospheric gas around the perimeter of the cryostat separately for each half-space of pairs of coaxial electrodes located on the input and output sides, t. e. front and rear of the coil in the direction of movement of the engine. The surface of the engine in the area of the location of the ionizing radiation source 27 is made electrically insulated as well as between the electrodes 15, 16. It can be made of electrically insulated conductive sections, for example, metal membranes of electron sources separated by electrical insulation, so that surface currents cannot flow through it .

Вне корпуса двигателя установлены наружные электроды 28, 29 с верхней стороны от катушки магнитного поля и наружные электроды 30, 31 с нижней стороны от нее, выполненные в виде сеток с возможностью свободного полета частиц сквозь них, создания электрического поля перпендикулярно оси двигателя, компактного хранения их либо в прижатом к поверхности двигателя состоянии, либо внутри него и разворачивания их в космическом пространстве снаружи двигателя так, чтобы внутри них оказывалась ось двигателя. Outside the engine casing, external electrodes 28, 29 are installed on the upper side of the magnetic field coil and external electrodes 30, 31 on the lower side of it, made in the form of grids with the possibility of free flight of particles through them, creating an electric field perpendicular to the axis of the engine, and compactly storing them either in the state pressed to the surface of the engine, or inside it and deploying them in outer space outside the engine so that the axis of the engine appears inside them.

Около сквозного центрального отверстия катушки с нижней стороны от нее установлен нейтрализатор 32, выполненный с возможностью отодвигаться от электродов 11, 12 вдоль оси двигателя, соединяясь с двигателем кабелем, рассстояние которого до оси двигателя в центральной части кабеля больше, чем на его концах. Рядом установлены устройство 33 выбрасывания ядерных зарядов, например катапульта, и хранилище 34 ядерных зарядов. Мощность используемых ядерных зарядов определяется из условия, что энергия ядерного взрыва должна быть много меньше магнитной энергии, запасенной в катушке. Например, при запасенной в катушке энергии 4 ˙ 1015 Дж используются термоядерные заряды с энергией взрыва 10 кт. Более предпочтительными являются термоядерные заряды мощностью 100 кт, поскольку для них выше отношение энергии взрыва к весу ядерного заряда, но для них уже требуется катушка с запасенной магнитной энергией не менее 10 17 Дж. Энергия взрыва 10 кт эквивалентна примерно 4 ˙ 1013Дж. В перспективе следует стремиться к увеличению мощности применяемых термоядерных зарядов и к росту накопленной в катушке энергии за счет увеличения ее размеров, поскольку и там возникает нелинейное увеличение отношения энергии к весу. Перспективным является также применение ядерных зарядов, мощность и вес которых максимально уменьшены за счет использования вещества с малой критической массой, в качестве которого можно рекомендовать калифорний 251, критическая масса которого в случае сферической симметрии делящегося вещества и водяного отражателя нейтронов составляет 10 г. В случае применения таких зарядов может быть использована катушка с уменьшенными размерами, массой и запасенной магнитной энергией. Делящееся вещество для создания ядерных зарядов можно получать непосредственно при работе ядерного реактора системы электропитания двигателя. Например, калифорний 251 может получаться при работе ядерного реактора на плутонии.A neutralizer 32 is installed near the through hole of the coil on the lower side of it, made with the ability to move away from the electrodes 11, 12 along the axis of the engine, connecting to the engine with a cable, the distance to the axis of the engine in the central part of the cable is greater than at its ends. Nearby, a device 33 for ejecting nuclear charges, such as a catapult, and a storage facility for 34 nuclear charges are installed. The power of the used nuclear charges is determined from the condition that the energy of a nuclear explosion should be much less than the magnetic energy stored in the coil. For example, when the energy stored in the coil is 4 ˙ 10 15 J, thermonuclear charges with an explosion energy of 10 kt are used. Thermonuclear charges with a power of 100 kt are more preferable, since they have a higher ratio of explosion energy to the weight of a nuclear charge, but they already require a coil with stored magnetic energy of at least 10 17 J. An explosion energy of 10 kt is equivalent to about 4 ˙ 10 13 J. In the future, one should strive to increase the power of thermonuclear charges used and to increase the energy stored in the coil due to an increase in its size, since there also arises a nonlinear increase in the energy to weight ratio. The use of nuclear charges is also promising, the power and weight of which are minimized due to the use of a substance with a small critical mass, for which California 251 can be recommended, the critical mass of which in the case of spherical symmetry of fissile material and a water neutron reflector is 10 g. Such charges can be used coil with reduced size, mass and stored magnetic energy. Fissile material for creating nuclear charges can be obtained directly during operation of a nuclear reactor of an engine power supply system. For example, California 251 can be obtained when a nuclear reactor operates on plutonium.

Около сквозного осевого отверстия катушки установлен источник 35 тугоплавких дисперсных частиц из материала с малой работой выхода, температура плавления которых не менее 2000 К, работа выхода не более 3,5 эВ, размер не более 50 нм. В качестве материала таких частиц может быть рекомендован оксид кальция. Источник таких частиц может быть выполнен, например, в виде плазмохимического реактора или в виде устройства, выбрасывающего реагенты для плазмохимических реакций, ведущих к синтезу таких частиц, при нагреве этих реагентов излучением со спектром ядерного взрыва до температур, при которых часть реагентов превращается в плазму и протекает такая плазмохимическая реакция. Источник этих частиц выполнен с возможностью инжекции их вниз от двигателя вдоль его торцовой поверхности и по направлению к его оси. A source of 35 refractory dispersed particles from a material with a small work function, the melting temperature of which is not less than 2000 K, the work function of not more than 3.5 eV, and the size of not more than 50 nm is installed near the through axial hole of the coil. As the material of such particles, calcium oxide may be recommended. The source of such particles can be made, for example, in the form of a plasma chemical reactor or in the form of a device that ejects reagents for plasma chemical reactions leading to the synthesis of such particles when these reagents are heated by radiation with a nuclear explosion spectrum to temperatures at which some of the reagents are converted into plasma and such a plasma-chemical reaction proceeds. The source of these particles is arranged to inject them down from the engine along its end surface and towards its axis.

На нижней торцовой поверхности криостата 2 установлены листы 36, 37 из материала, ослабляющего электромагнитное и нейтронное излучение со спектром ядерного взрыва. Лист имеет толщину 25 мкм, из них 5 мкм приходится на нижний слой из материала, отражающего оптическое излучение, например из молибдена, выполненного в виде фольги, к которой просто прижаты другие два слоя: средний толщиной 15 мкм из материала, ослабляющего нейтронное излучение, например, берилия, на который напылен методом плазмохимического напыления верхний слой тугоплавкого материала с малой работой выхода, например оксида берилия, одновременно являющегося электроизолятором. Лист армирован высокопрочным материалом в виде сетки, например, из кремнехромомарганцовистой стали толщиной порядка 1 мм. Нижний слой
более удален от двигателя, чем остальные. Листы крепятся к нижней поверхности криостата системой, обеспечивающей возможность поочередного отсоединения листов от двигателя, например она содержит держатели 38, 39, представляющие собой зажимы, часть которых держит, например, четные листы по отношению к произвольной послойной нумерации листов и заряжает их электрическим зарядом, выполненные с возможностью отпускать их по одному, часть держит нечетные, выполненные с возможностью заряжать их также электрическим зарядом и отпускать по одному. Держатели могут, например, держать сетку, которой армирован каждый лист в отдельности. Часть из них выполнена с возможностью держать и отпускать все четные листы, в то время как другая часть отпускает или соответственно держит все нечетные листы и наоборот так, чтобы крайний снизу лист оказывался свободным, а последующий ограничивал свободу перемещения остальным. В области нахождения зажимов в листах сделаны отверстия, площадь которых пренебрежимо мала по сравнению с площадью листов.
On the lower end surface of the cryostat 2, sheets 36, 37 of material weakening electromagnetic and neutron radiation with a nuclear explosion spectrum are installed. The sheet has a thickness of 25 μm, of which 5 μm falls on the lower layer of a material that reflects optical radiation, for example, molybdenum made in the form of a foil, to which the other two layers are simply pressed: an average thickness of 15 μm from a material that attenuates neutron radiation, for example , beryllium, on which the upper layer of refractory material with a small work function, for example beryllium oxide, which is also an electrical insulator, is sprayed by the method of plasma-chemical spraying. The sheet is reinforced with high-strength material in the form of a mesh, for example, of silicon-chromium-manganese steel with a thickness of about 1 mm. bottom layer
more distant from the engine than the rest. The sheets are attached to the lower surface of the cryostat by a system that allows the sheets to be disconnected from the engine in turn, for example, it contains holders 38, 39, which are clamps, some of which hold, for example, even sheets with respect to an arbitrary layer-by-layer numbering of the sheets and charges them with an electric charge, made with the ability to release them one at a time, part holds the odd ones, made with the ability to charge them also with an electric charge and release them one at a time. Holders can, for example, hold a grid that reinforces each sheet individually. Some of them are made with the ability to hold and release all even sheets, while the other part releases or accordingly holds all the odd sheets and vice versa so that the sheet at the bottom is free, and the subsequent one restricts the freedom of movement to the rest. In the region where the clamps are located in the sheets, holes are made whose area is negligible compared to the area of the sheets.

Двигатель снабжен отталкивающим устройством 40, выполненным с возможностью обеспечения отсоединения части двигателя, расположенной над катушкой, от остальной части двигателя, разведения отделенных частей двигателя вдоль оси двигателя и их соединения обратно. Отталкивающее устройство может быть выполнено также с возможностью обеспечения отсоединения части двигателя, включающей элементы, расположенные внутри сквозного осевого отверстия катушки и над катушкой, от остальных элементов двигателя, разведения отделенных двух частей вдоль оси двигателя и их соединения. The engine is equipped with a repulsive device 40, configured to ensure that the part of the engine located above the coil is disconnected from the rest of the engine, the separation of the separated parts of the engine along the axis of the engine and their connection back. The repulsive device can also be configured to detach a part of the engine, including elements located inside the through axial hole of the coil and above the coil, from the remaining elements of the engine, diluting the separated two parts along the axis of the engine and connecting them.

Если между разъединяемыми частями двигателя нет механического контакта после разведения в стороны, кроме, возможно, нескольких тросов, то такое устройство называют отталкивающим устройством первого типа, но в этом случае между разъединяемыми частями может остаться электрический контакт в виде кабеля. Это устройство содержит сверхпроводящий соленоид 41, выполненный с возможностью запитки его токами в разные моменты времени противоположных направений, ускорители 42, 43 заряженных частиц, например резонансные ускорители электронов и ионов, отделяемые вместе с элементами двигателя, расположенными внутри сквозного отверстия катушки, и ускорители 44, 45 заряженных частиц, отделяемые вместе с другой частью, хотя бы один из которых является ускорителем электронов, причем хотя бы на одной из отделяемых частей должны быть ускорители частиц обоих знаков. If there is no mechanical contact between the separable parts of the engine after extending to the sides, except possibly several cables, then such a device is called a repulsive device of the first type, but in this case an electric contact in the form of a cable may remain between the separable parts. This device contains a superconducting solenoid 41, configured to feed it with currents at different times in opposite directions, charged particle accelerators 42, 43, for example resonant electron and ion accelerators, separated together with motor elements located inside the through hole of the coil, and accelerators 44, 45 charged particles separated along with the other part, at least one of which is an electron accelerator, and at least one of the separated parts must have particle accelerators of both signs.

Если между разъединяемыми частями двигателя механический контакт остается, то такое устройство называется отталкивающим устройством второго типа. Оно изображено на фиг.5 в момент разъединения частей 48, 49 двигателя, содержащих полезный груз и катушку магнитного поля соответственно. Отталкивающее устройство второго типа содержит заряжаемые пластины 50, 51, 52, соединенные подвижной оболочкой 53 друг с другом и с разъединяемыми частями двигателя, выполненной электроизолированной с возможностью растягиваться и сжиматься вдоль оси двигателя, например она может быть выполнена в виде гармошки или сильфона. Заряжаемые пластины выполнены с возможностью заряжаться электрическим зарядом как одного знака одновременно все, так и попеременно зарядами разных знаков. Заряжаемые пластины установлены вдоль оси двигателя, их плоскости перпендикулярны ей. Ориентировочная длина подвижной оболочки в растянутом состоянии примерно 200 м, средняя толщина примерно 0,1 мм. Подвижная оболочка выполнена из прочностного каркаса, на который натянута пленка. Предусмотрена возможность наполнения оболочки газом с высоким напряжением пробоя с возможностью в дальнейшем направлять его в источник 5 плазмы для создания тяги. Полезный груз 46, например каюты для экипажа, установлен внутри выступа 13 и окружен магнитным экраном 47, выполненным из магнитомягкого материала. If mechanical contact remains between the engine parts to be separated, then such a device is called a repulsive device of the second type. It is shown in figure 5 at the time of separation of the parts 48, 49 of the engine containing the payload and the magnetic field coil, respectively. The repulsive device of the second type contains rechargeable plates 50, 51, 52 connected by a movable shell 53 to each other and to separable parts of the engine, made electrically insulated with the ability to stretch and contract along the axis of the engine, for example, it can be made in the form of an accordion or a bellows. The rechargeable plates are made with the possibility of being charged with an electric charge of the same sign as all at once, or alternately with charges of different signs. The chargeable plates are mounted along the axis of the engine, their planes are perpendicular to it. The approximate length of the movable shell in the stretched state is about 200 m, the average thickness is about 0.1 mm. The movable shell is made of a strength frame, on which the film is stretched. It is possible to fill the shell with gas with a high breakdown voltage with the possibility of subsequently directing it to the plasma source 5 to create traction. The payload 46, for example crew cabins, is installed inside the protrusion 13 and is surrounded by a magnetic shield 47 made of soft magnetic material.

На фиг. 6 изображена схема расположения электроизолированных, электропроводящих листов, при которой они во время ядерного взрыва запасают электроэнергию. К двигателю со стороны нижней торцовой поверхности катушки магнитного поля прикреплены электропроводящие, электроизолированные листы 55, 56, соединенные с системой, запасающей и использующей накопленную в них электроэнергию. Форма листов может быть разнообразной. Например, они могут быть параллельны друг другу и перпендикулярны оси двигателя. Они могут быть также выполнены в виде сегментов сфер, центры которых лежат на оси двигателя. In FIG. 6 shows an arrangement of electrically insulated, electrically conductive sheets, in which they store electricity during a nuclear explosion. Electrically conductive, electrically insulated sheets 55, 56 are connected to the engine from the side of the lower end surface of the magnetic field coil, connected to a system that stores and uses the energy stored in them. The shape of the sheets can be varied. For example, they can be parallel to each other and perpendicular to the axis of the engine. They can also be made in the form of segments of spheres, the centers of which lie on the axis of the engine.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

Катушка 1 магнитного поля запасает энергию магнитного поля, создает магнитное поле в области своего сквозного осевого отверстия и вне двигателя в окружающем его пространстве. Криостат 2 охлаждает ее до температуры, не превышающей 4,2 К, и поддерживает эту температуру. Криостат содержит рабочее тело для элементов двигателя, ускоряющих его, например жидкий водород и жидкий азот. Система 3 накопления, хранения, коммутации и использования для создания тяги энергии магнитного поля выполняет перечисленные функции по отношению к энергии, накопленной в катушке. Система 4 электропитания вырабатывает электроэнергию за счет топливно-энергетических циклов в ядерной силовой установке, запитывает выработанной электроэнергией катушку, перераспределяет энергию между всеми элементами двигателя, перераспределяет между элементами двигателя преобразованную магнитную энергию, запасенную в катушке, подает нагретое в своей ядерной силовой установке рабочее тело, например азот или водород, в источник 5 плазмы или непосредственно в каналы 6, 7 для прохода рабочего тела. Источник 5 плазмы дополнительно нагревает и ионизирует поступающее в него рабочее тело, например, потоками электронов малых энергий и направляет образованную плазму в каналы 6, 7 для прохода рабочего тела, в которых происходит их дальнейшее ускорение. Источник плазмы может также содержать систему подачи компонентов для химических реакций, продукты которых также ионизируются, а выделяемое при реакциях тепло используется для нагрева плазмы. Электродами 8, 9, 10 в каналах создается электрическое поле, перпендикулярное их поверхностям. В плазме текут радиальные электрические токи, создающие азимутальное магнитное поле, которое воздействует на эти токи выталкивающей объемной силой Ампера, направленной к выходу каналов. В свою очередь магнитное поле катушки также воздействует на эти токи объемной силой Ампера, приводящей плазму во вращение вокруг оси двигателя. Под действием центробежных сил плазма растекается в сторону от оси, скользя вдоль наклонных стенок каналов по направлению к их выходу. Возникает дрейфовый Холловский электронный ток, на который магнитное поле катушки воздействует силой Ампера, ускоряющей плазму к направлению выхода каналов. Присутствует тепловое расширение нагретой плазмы, которое также ускоряет ее к выходу из каналов. Энергия ускоренного потока зависит от величины прилагаемого к электродам напряжения. The coil 1 of the magnetic field stores the energy of the magnetic field, creates a magnetic field in the area of its through axial hole and outside the engine in the surrounding space. Cryostat 2 cools it to a temperature not exceeding 4.2 K and maintains this temperature. The cryostat contains a working fluid for engine elements accelerating it, for example, liquid hydrogen and liquid nitrogen. The system 3 of accumulation, storage, switching and use to create traction of magnetic field energy performs the above functions with respect to the energy stored in the coil. The power supply system 4 generates electricity through fuel and energy cycles in a nuclear power plant, feeds the coil generated by electricity, redistributes the energy between all engine elements, redistributes the converted magnetic energy stored in the coil between the engine elements, supplies the working fluid heated in its nuclear power plant, for example nitrogen or hydrogen, to the plasma source 5 or directly to the channels 6, 7 for the passage of the working fluid. The plasma source 5 additionally heats and ionizes the working fluid entering it, for example, by flows of low-energy electrons and directs the formed plasma into channels 6, 7 for passage of the working fluid, in which they are further accelerated. The plasma source may also contain a component supply system for chemical reactions, the products of which are also ionized, and the heat generated during the reactions is used to heat the plasma. Electrodes 8, 9, 10 in the channels create an electric field perpendicular to their surfaces. Radial electric currents flow in the plasma, creating an azimuthal magnetic field, which acts on these currents with an Ampere expelling bulk force directed to the output of the channels. In turn, the magnetic field of the coil also acts on these currents with an Ampere volumetric force that drives the plasma into rotation around the axis of the engine. Under the action of centrifugal forces, the plasma spreads away from the axis, sliding along the inclined walls of the channels in the direction of their exit. A drift Hall electron current arises, on which the magnetic field of the coil is affected by the Ampere force, accelerating the plasma toward the channel exit direction. There is thermal expansion of the heated plasma, which also accelerates it to exit the channels. The energy of the accelerated flow depends on the magnitude of the voltage applied to the electrodes.

В режиме работы двигателя, когда нужны большой удельный импульс и малая тяга, электроды 11, 12 создают электрическое поле, параллельное оси, ускоряющее положительно заряженные ионы и дисперсные частицы из материала с малой работой выхода, которые при этом также заряжаются положительно. Ионы поступают из источника 5 плазмы, а дисперсные частицы образуются, например, во время эрозии каналов. Во время старта в атмосфере планеты рабочее тело ускоряется в каналах в режиме наибольшей тяги и наименьшего удельного импульса. Рабочее тело используется с большим атомным весом, например азот или аргон. Возможно использование ядерной силовой установки для подачи нагретого без дополнительной ионизации рабочего тела и использования для создания тяги его теплового давления. В то же время источник плазмы подает ионизованный газ, который перемешивается с газом из ядерного реактора, закручивается в скрещенных магнитном и электрическом полях и ускоряется вдоль оси двигателя. Также возможна подача в зазоры комопнентов для химических реакций, которые там выделяют тепло и увеличивают тепловое давление. Этот режим осуществляется непродолжительное время, требующееся на подъем двигателя за счет ракетной тяги на высоту нескольких метров, и поэтому не требует дополнительных затрат на охлаждение двигателя. Вокруг выступа 13 источник 14 ионизирующего излучения ионизирует газ атмосферы над поверхностью криостата 2 между электродами 15, 16 и вдоль боковой поверхности выступа. Электроды 15, 16 создают между собой электрическое поле, которое имеет составляющую, перпендикулярную силовым линиям катушки. Электрическое поле атмосферы планеты перпендикулярно этим магнитным силовым линиям над поверхностью криостата. Ускоритель 17 заряженных частиц выбрасывает заряженные частицы под углом вверх вдоль образующих воображаемого конуса над поверхностью криостата. В области выброса этих частиц формируется объемный заряд, форма которого напоминает тор. Между этой областью и верхней поверхностью криостата в течение времени релаксации объемного заряда существует обусловленное разделением электрических зарядов электрическое поле, перпендикулярное магнитным силовым линиям. Под действием равнодействующей этих трех электрических полей, имеющих составляющую, перпендикулярную магнитному полю, ионизованный газ атмосферы над верхней поверхностью криостата, вокруг выступа и между электродами 15, 16 приходит в дрейфовое холловское вращение. Если ускоритель 17 заряженных частиц выбрасывает положительно заряженные частицы, то создаваемые ими поля направлены в ту же сторону, что и поле атмосферного электричества, а если отрицательно заряженные то противоположно направлено. Вращающийся газ атмосферы за счет центробежных сил растекается в сторону от оси вращения, совпадающей с осью двигателя. При этом за счет динамического трения весь газ атмосферы около верхней поверхности криостата начинает вращаться и выталкиватель за пределы области вращения окружающие его слои, создавая около выступа над верхней поверхностью криостата область разрежения, в которой плотность частиц и давление меньше, чем в окружающей атмосфере. Под нижней поверхностью криостата давление выше атмосферного, поскольку газ атмосферы значительно теплее за счет выброса ускоренного рабочего тела из каналов 6, 7. Возникает разность давлений под нижней и над верхней поверхностями двигателя. При этом вращение газа сверху и снизу от двигателя происходит в разные стороны, чего можно добиться выбором направлений электрических полей между электродами. Возникает турбулентное восходящее движение газа атмосферы снизу вверх, создающее некоторую подъемную силу для двигателя, стабилизирующую его взлет и посадку. Растекающийся над верхней поверхностью криостата газ атмосферы движется по винтовой линии, по спирали вверх, огибает область разрежения и устремляется к оси двигателя, возле которой он перемещается вниз к двигателю за счет перепада давлений, направляясь к устройству 18 для засасывания вещества внешней среды, которое засасывает его в каналы 19, 20 для прохода вещества внешней среды, по которым оно проходит внутрь системы электропитания, испытывает тепловой контакт с ней, охлаждает ее, нагреваясь при этом, поступая затем в источник плазмы и в каналы 6, 7 для прохода рабочего тела. Здесь оно либо ускоряется описанным выше способом для рабочего тела, либо предварительно не ионизируется и просто охлаждает каналы для прохода рабочего тела. In the engine operating mode, when a large specific impulse and low thrust are needed, the electrodes 11, 12 create an electric field parallel to the axis, accelerating positively charged ions and dispersed particles from the material with a small work function, which are also positively charged. Ions come from plasma source 5, and dispersed particles are formed, for example, during channel erosion. During a start in the planet’s atmosphere, the working fluid is accelerated in the channels in the regime of the highest thrust and the smallest specific impulse. The working fluid is used with a large atomic weight, such as nitrogen or argon. It is possible to use a nuclear power plant to supply the working fluid heated without additional ionization and use it to create draft of its thermal pressure. At the same time, the plasma source delivers ionized gas, which is mixed with gas from a nuclear reactor, twisted in crossed magnetic and electric fields, and accelerated along the axis of the engine. It is also possible to feed components into the gaps for chemical reactions that generate heat there and increase the thermal pressure. This mode is carried out for the short time required to lift the engine due to rocket thrust to a height of several meters, and therefore does not require additional costs for cooling the engine. Around the protrusion 13, an ionizing radiation source 14 ionizes the atmospheric gas above the surface of the cryostat 2 between the electrodes 15, 16 and along the side surface of the protrusion. The electrodes 15, 16 create between themselves an electric field that has a component perpendicular to the power lines of the coil. The electric field of the planet’s atmosphere is perpendicular to these magnetic lines of force above the surface of the cryostat. The charged particle accelerator 17 throws the charged particles at an angle upward along the generatrices of an imaginary cone above the surface of the cryostat. In the region of ejection of these particles, a space charge is formed, the shape of which resembles a torus. Between this region and the upper surface of the cryostat during the relaxation time of the space charge there is an electric field caused by the separation of electric charges, perpendicular to the magnetic field lines. Under the action of the resultant of these three electric fields having a component perpendicular to the magnetic field, the ionized atmospheric gas above the protrusion and between the electrodes 15, 16 enters a drift Hall rotation. If the accelerator 17 of charged particles emits positively charged particles, then the fields created by them are directed in the same direction as the field of atmospheric electricity, and if negatively charged, it is oppositely directed. Rotating atmospheric gas due to centrifugal forces spreads away from the axis of rotation, which coincides with the axis of the engine. In this case, due to dynamic friction, all of the atmospheric gas near the upper surface of the cryostat starts to rotate and the ejector outside the rotation region surrounds it, creating a rarefaction region near the protrusion above the upper surface of the cryostat, in which the particle density and pressure are lower than in the surrounding atmosphere. Under the lower surface of the cryostat, the pressure is higher than atmospheric, since atmospheric gas is much warmer due to the ejection of the accelerated working fluid from channels 6, 7. A pressure difference arises under the lower and above the upper surfaces of the engine. In this case, the gas rotates above and below the engine in different directions, which can be achieved by choosing the directions of the electric fields between the electrodes. There is a turbulent upward movement of atmospheric gas from the bottom up, creating some lifting force for the engine, stabilizing its take-off and landing. Atmospheric gas spreading over the upper surface of the cryostat moves in a helical line, spirals upward, goes around the rarefaction region and rushes to the axis of the engine, near which it moves downward to the engine due to pressure difference, heading to the device 18 for sucking in the environmental medium, which sucks it into the channels 19, 20 for the passage of the substance of the external medium through which it passes into the power supply system, experiences thermal contact with it, cools it, heating up, then entering the plasma source and AvantGo Channels 6, 7 for the working fluid passage. Here it is either accelerated in the manner described above for the working fluid, or is not pre-ionized and simply cools the channels for the passage of the working fluid.

Устройство для засасывания вещества внешней среды может работать в два такта. На первом такте вещество внешней среды заполняет каналы 6, 7 для прохода рабочего тела. Источник 5 плазмы ионизирует рабочее тело, которым в данный момент является вещество внешней среды, находящееся в нем, и выбрасывает его в каналы для прохода рабочего тела, например, за счет большего теплового давления. Электроды 8, 9, 10 создают электрические поля, перпендикулярные магнитным силовым линиям катушки. В скрещенных электрическом и магнитном полях плазма приходит во вращение, центробежные силы выталкивают ее в направлении от оси двигателя, плазма давит на неионизованные или слабоионизованные массы вещества внешней среды, которые за счет этого выталкиваются из каналов для прохода рабочего тела и создают тем самым реактивную тягу. Масса сильноионизованной плазмы, которая непосредственно ускоряется в скрещенных электрическом и магнитном полях, может быть много меньше массы неионизованного и слабоионизованного газа, который затем выталкивается ускоренной сильноионизованной плазмой из каналов для прохода рабочего тела. Во время первого такта выходы каналов для прохода вещества внешней среды закрыты. Сильноионизованная плазма в скрещенных электрическом и магнитном полях полностью выталкивается за счет центробежных сил из каналов для прохода рабочего тела. В этих каналах и в источнике 5 плазмы образуется область пониженного давления (область разреженного газа). Выходы каналов для прохода вещества внешней среды во время второго такта открываются. Находящееся в них вещество внешней среды за счет разницы в давлениях поступает в источник плазмы и в каналы для прохода рабочего тела, полностью заполняя их. Вещество внешней среды вне двигателя перемещается вдоль его оси вниз и засасывается устройством для засасывания вещества внешней среды в каналы для его прохода (за счет изменения давления в них, которое становится меньше, чем во внешней среде). Выходы каналов для прохода вещества внешней среды закрываются. Снова начинается первый такт и т.д. В источнике плазмы во время первого такта может ионизироваться как вещество внешней среды, так и другое рабочее тело, например водород, поступающий из ядерного реактора. Каналы для прохода рабочего тела могут охлаждаться также разделенными компонентами для химических реакций, которые раздельно могут проходить вдоль них или внутри дополнительных охлаждающих каналов, сделанных в электродах 8, 9, 10, а потом вступать в реакцию вне этих каналов, создавая тягу. По охлаждающим каналам может проходить и жидкий водород, испаряясь при нагреве стенками. A device for sucking in environmental substances can work in two cycles. At the first step, the environment substance fills the channels 6, 7 for the passage of the working fluid. The plasma source 5 ionizes the working fluid, which at the moment is the substance of the external environment located in it, and throws it into the channels for the passage of the working fluid, for example, due to greater thermal pressure. The electrodes 8, 9, 10 create electric fields perpendicular to the magnetic field lines of the coil. In crossed electric and magnetic fields, the plasma comes into rotation, centrifugal forces push it in the direction from the axis of the engine, the plasma presses on non-ionized or weakly ionized masses of the environment, which due to this are pushed out of the channels for the passage of the working fluid and thereby create reactive thrust. The mass of a strongly ionized plasma, which is directly accelerated in crossed electric and magnetic fields, can be much smaller than the mass of a non-ionized and weakly ionized gas, which is then pushed out by the accelerated strongly ionized plasma from the channels for the passage of the working fluid. During the first cycle, the outputs of the channels for the passage of the substance of the environment are closed. Strongly ionized plasma in crossed electric and magnetic fields is completely expelled due to centrifugal forces from the channels for the passage of the working fluid. In these channels and in the plasma source 5, a region of reduced pressure (the region of rarefied gas) is formed. The outputs of the channels for the passage of environmental matter during the second cycle are opened. Due to the difference in pressures, the environmental medium located in them enters the plasma source and into the channels for the passage of the working fluid, completely filling them. The substance of the external environment outside the engine moves downward along its axis and is sucked in by the device for sucking the substance of the external medium into the channels for its passage (due to a change in pressure in them, which becomes less than in the external environment). The outputs of the channels for the passage of the substance of the external environment are closed. The first measure starts again, etc. In the plasma source during the first cycle, both the substance of the external medium and another working fluid, for example, hydrogen coming from a nuclear reactor, can be ionized. The channels for the passage of the working fluid can also be cooled by separate components for chemical reactions, which can separately pass along them or inside additional cooling channels made in electrodes 8, 9, 10, and then react outside these channels, creating a draft. Liquid hydrogen can also pass through cooling channels, evaporating when heated by walls.

Реализация такого способа создания реактивной тяги позволяет осуществлять неподвижное зависание и перемещение по вертикали в плотных слоях атмосферы. При движении по горизонтали в атмосфере ее газ наполняет собой межэлектродные зазоры каждой пары коаксиальных электродов 21, 22. Внешний электрод каждой пары экранирует внешнее магнитное поле, например поле катушки. В межэлектродном зазоре создается мощное электрическое поле, ортогональное оси коаксиальных электродов. Катод испускает эмиссионные электроны, и происходит электрический пробой межэлектродного промежутка. Ортогонально оси электродов текут радиальные электрические токи, создающие аксиальное магнитное поле, которое воздействует на вызвавшие его токи выталкивающей силой Ампера, ускоряющей ионизованный газ атмосферы в направлении выхода каждой пары коаксиальных электродов, создавая тягу. Со стороны входа каждой пары коаксиальных электродов газ атмосферы ионизируется источником 23 излучения. При этом ионизация происходит как под действием источника 24 узконаправленного ионизирующего излучения, так и под действием излучения мощного СВЧ-генератора 25, входящих в состав источника 23 излучения. Источник 24 узконаправленного ионизирующего излучения может быть выполнен в виде источника рентгеновского излучения с линейным ускорителем электронов, ускоряющего электроны излучением мощного СВЧ-генератора 25, т.е. этот генератор может входить в конструкцию ускорителя как источник микроволнового излучения. Часть энергии мощного СВЧ-генератора тратится на ускорение электронов, часть выводится наружу, увеличивая КПД системы, поскольку одна и та же волна в этом случае ускоряет электроны в линейном ускорителе, и после их ускорения выходит за пределы источника излучения и используется для ионизации газа атмосферы. Толщина мембраны выходного окна ускорителя электронов выбирается такой, чтобы 90% энергии электронов задерживалось в ней в виде тепла или переходило в энергию рентгеновского излучения, а электроны, создав тормозное рентгеновское излучение, вылетали через мембрану и ионизировали натекающий газ атмосферы. Мощный СВЧ-генератор может быть установлен вне внешнего коаксиального электрода ближе к катушке, соединяясь с центральным коаксиальным электродом волноводом. Это позволит использовать при создании СВЧ-излучения поле катушки. Источник ионизирующего узконаправленного излучения ионизирует газ атмосферы вдоль линий, параллельных оси электродов, расстояние между которыми меньше длины волны СВЧ-излучения, так, чтобы концентрация ионов вдоль этих линий была не менее величины
no ≥ 10152, см-3, где λ длина волны излучения СВЧ-генератора, см,
а толщина каждой линии ионизированного газа атмосферы превышала длину волны СВЧ-излучения. В этом случае для СВЧ-излучения образуется плазменный волновод, в котором оно распространяется, испытывая полное вснутреннее отражение от стенок. В результате расходимость СВЧ-излучения существенно снижается по сравнению с излучением непосредственно из СВЧ-генератора.
The implementation of this method of creating reactive thrust allows stationary hovering and vertical movement in dense layers of the atmosphere. When moving horizontally in the atmosphere, its gas fills the interelectrode gaps of each pair of coaxial electrodes 21, 22. The external electrode of each pair screens an external magnetic field, such as the field of the coil. A powerful electric field is created in the interelectrode gap, orthogonal to the axis of the coaxial electrodes. The cathode emits emission electrons, and an electrical breakdown of the interelectrode gap occurs. Orthogonal to the axis of the electrodes, radial electric currents flow, creating an axial magnetic field, which acts on the currents causing it by the Ampere buoyancy force, accelerating the ionized atmosphere gas in the direction of exit of each pair of coaxial electrodes, creating traction. At the input side of each pair of coaxial electrodes, atmospheric gas is ionized by a radiation source 23. In this case, ionization occurs both under the action of a source 24 of narrowly directed ionizing radiation, and under the action of radiation of a powerful microwave generator 25, which are part of the radiation source 23. A narrowly directed ionizing radiation source 24 can be made in the form of an x-ray source with a linear electron accelerator, accelerating electrons by radiation of a powerful microwave generator 25, i.e. this generator can be included in the design of the accelerator as a source of microwave radiation. Part of the energy of a powerful microwave generator is spent on electron acceleration, part is brought out, increasing the efficiency of the system, since the same wave in this case accelerates the electrons in a linear accelerator, and after their acceleration goes beyond the radiation source and is used to ionize the atmospheric gas. The thickness of the membrane of the exit window of the electron accelerator is chosen so that 90% of the electron energy is retained in it in the form of heat or passes into the energy of x-ray radiation, and the electrons, creating a bremsstrahlung x-ray, fly out through the membrane and ionize the leaky gas of the atmosphere. A powerful microwave generator can be installed outside the external coaxial electrode closer to the coil, connecting to the central coaxial electrode by a waveguide. This will allow the use of the coil field when creating microwave radiation. A source of ionizing narrowly directed radiation ionizes atmospheric gas along lines parallel to the axis of the electrodes, the distance between which is less than the microwave wavelength, so that the ion concentration along these lines is not less than
n o ≥ 10 15 / λ 2 , cm -3 , where λ is the radiation wavelength of the microwave generator, cm,
and the thickness of each line of the ionized gas of the atmosphere exceeded the wavelength of microwave radiation. In this case, a plasma waveguide is formed for microwave radiation, in which it propagates, undergoing complete internal reflection from the walls. As a result, the divergence of microwave radiation is significantly reduced compared to radiation directly from a microwave generator.

Применение традиционных антенн требует при данной площади излучающей поверхности антенны для уменьшения расходимости уменьшения длины волны, что ведет к уменьшению предельной излучаемой мощности СВЧ-генератора. Кроме того, применение антенны уменьшает плотность потока СВЧ-излучения, которая должна быть максимально возможной и приводить к пробою газа атмосферы. Если источник ионизирующего узконаправленного излучения выполнен в виде источника жесткого рентгеновского излучения с возможностью выбивать комптон-электроны из атомов газа атмосферы, то вдоль линий распространения этого излучения возникают мощные электрические поля напряженностью до 3 ˙ 104 В/м, которые могут приводить к стримерному пробою в этих направлениях. Также в этих направлениях ускоряются под действием таких квазистатических полей и заряжаются положительным зарядом дисперсные частицы, образующиеся в межэлектродных зазорах и на стенках коаксиальных электродов за счет эрозии стенок и плазмохимических реакций. Это приводит к дополнительной ионизации газа атмосферы вдоль линий распространения этого излучения. Источник 26 плазмы направляет плазму в межэлектродный зазор коаксиальных электродов при движении в разреженной плазме и в космосе (в последнем случае межэлектродный зазор коаксиальных электродов с одной стороны закрывается). Двигатель движется в атмосфере и забирает в сквозное отверстие коаксиальных электродов натекающий ионизованный газ плазменного волновода, образованный перед входом в межэлектродный зазор. Ускоряемая коаксиальными электродами плазма стягивается к их оси за счет компрессии, динамическое трение плазмы на поверхность внешнего электрода уменьшается, а вдоль оси коаксиальных электродов образуется область более плотной плазмы, которая тянется в виде "плазменного шнура" следом за ними. Такие "плазменные шнуры" тянутся с обоих сторон катушки за каждой парой коаксиальных электродов, вместе создавая в атмосфере две параллельные линии проводящей плазмы за выходами коаксиальных электродов, а перед их входами создаются также две параллельные линии проводящей плазмы "плазменных волноводов". Первые две параллельные линии, "плазменные шнуры", используются для ускорения двигателя, вторые две параллельные линии, "плазменные волноводы", используются для торможения.The use of traditional antennas requires for a given area of the radiating surface of the antenna to reduce the divergence of a decrease in wavelength, which leads to a decrease in the ultimate radiated power of the microwave generator. In addition, the use of an antenna reduces the microwave radiation flux density, which should be as high as possible and lead to an atmospheric gas breakdown. If the source of ionizing narrowly directed radiation is made in the form of a source of hard x-ray radiation with the ability to knock out Compton electrons from the atoms of the gas of the atmosphere, then powerful electric fields with a strength of up to 3 ˙ 10 4 V / m arise along the propagation lines of this radiation, which can lead to streamer breakdown in these directions. Also in these directions, dispersed particles are accelerated under the action of such quasistatic fields and are charged with a positive charge, which are formed in the interelectrode gaps and on the walls of coaxial electrodes due to wall erosion and plasma-chemical reactions. This leads to additional ionization of the atmospheric gas along the propagation lines of this radiation. The plasma source 26 directs the plasma into the interelectrode gap of the coaxial electrodes when moving in a rarefied plasma and in space (in the latter case, the interelectrode gap of the coaxial electrodes closes on one side). The engine moves in the atmosphere and takes into the through hole of the coaxial electrodes the leaky ionized gas of the plasma waveguide formed before entering the interelectrode gap. The plasma accelerated by coaxial electrodes is pulled to their axis due to compression, the dynamic friction of the plasma on the surface of the external electrode decreases, and a region of denser plasma forms along the axis of the coaxial electrodes, which stretches in the form of a “plasma cord” after them. Such "plasma cords" stretch on both sides of the coil behind each pair of coaxial electrodes, together creating two parallel lines of conducting plasma in the atmosphere behind the outputs of the coaxial electrodes, and two parallel lines of conducting plasma of "plasma waveguides" are also created in front of their inputs. The first two parallel lines, “plasma cords,” are used to accelerate the engine; the second two parallel lines, “plasma waveguides,” are used to decelerate.

Рассмотрим сначала процесс ускорения. Источник 27 ионизирующего излучения ионизирует газ атмосферы вдоль задней боковой поверхности криостата (со стороны выходов коаксиальных электродов) узкой линией (полосой) между парами коаксиальных электродов. В результате между "плазменными шнурами" создается проводящая плазменная перемычка. Вдоль источника ионизирующего излучения по всему его периметру установлены вспомогательные электроды в виде штырей, между ближайшими из которых последовательно создается электрическое поле, достаточное для электрического пробоя газа атмосферы, так, что проводимость плазменной перемычки соответствует проводимости электрической дуги на всем промежутке между коаксиальными электродами. После этого между коаксиальными электродами создается разность потенциалов и по плазменной перемычке между "плазменными шнурами" течет электрический ток, плотность которого соответствует плотности тока в электрической дуге, а электрическое поле в этой области значительно снижается за счет проводимости плазменной перемычки, причем направление тока противоположно направлению тока в ближайших витках катушки магнитного поля. Со стороны катушки на протекающий по перемычке ток действует отталкивающая сила Ампера, под действием которой она скользит вдоль "плазменных шнуров", удаляясь от катушки и создавая тягу аналогично рельсовому ускорителю с тем отличием, что вместо рельсов использованы "плазменные шнуры" в атмосфере. Возможно одновременное ускорение нескольких плазменных перемычек, соединяемых с "плазменными шнурами" по схеме параллельных электрических сопротивлений, что значительно увеличивает тягу. Этого можно достичь, создавая новую плазменную перемычку во время продолжения ускорения старой при условии, что сначала дополнительные электроды в виде штырьков создают новую перемычку, а затем уже в местах соединения ее с "плазменными шнурами" источником 27 ионизирующего излучения более интенсивным излучением сравнивается проводимость газа атмосферы и проводимость плазменной перемычки, и по ней начинает течь ток, поступающий с "плазменных шнуров". Шунтирования перемычками друг друга не происходит, поскольку площади сечения "плазменных шнуров" намного больше площадей поперечных сечений плазменных перемычек, а проводимости у них одинаковые. Consider the acceleration process first. The ionizing radiation source 27 ionizes the atmosphere gas along the rear side surface of the cryostat (from the outputs of the coaxial electrodes) with a narrow line (strip) between the pairs of coaxial electrodes. As a result, a conductive plasma jumper is created between the "plasma cords". Along the perimeter of the ionizing radiation source, auxiliary electrodes are installed in the form of pins, between the nearest of which an electric field is successively created that is sufficient for electric breakdown of the atmospheric gas, so that the conductivity of the plasma bridge corresponds to the conductivity of the electric arc over the entire gap between the coaxial electrodes. After that, a potential difference is created between the coaxial electrodes and an electric current flows through the plasma jumper between the “plasma cords”, the density of which corresponds to the current density in the electric arc, and the electric field in this region is significantly reduced due to the conductivity of the plasma jumper, and the current direction is opposite to the current direction in the next turns of the magnetic field coil. From the side of the coil, the Ampere repulsive force acts on the current flowing through the jumper, under the influence of which it slides along the "plasma cords", moving away from the coil and creating traction similar to a rail accelerator with the difference that "plasma cords" in the atmosphere were used instead of rails. It is possible to simultaneously accelerate several plasma jumpers connected to the "plasma cords" according to the circuit of parallel electrical resistances, which significantly increases traction. This can be achieved by creating a new plasma jumper while continuing to accelerate the old one, provided that at first additional electrodes in the form of pins create a new jumper, and then, at its junction with the “plasma cords” of ionizing radiation source 27, the atmospheric gas conductivity is compared and the conductivity of the plasma jumper, and the current coming from the "plasma cords" begins to flow through it. Shunting of bridges by each other does not occur, since the cross-sectional areas of the “plasma cords” are much larger than the cross-sectional areas of the plasma jumpers, and their conductivities are the same.

Этот способ создания реактивной тяги намного более эффективен при использовании его для торможения двигателя. В этом случае источник 27 ионизирующего излучения ионизирует газ атмосферы узкой полосой перед передней боковой поверхностью криостата впереди двигателя (со стороны входа коаксиальных электродов). Плазменная перемычка образуется между "плазменными волноводами" в атмосфере, между парами коаксиальных электродов создается разность потенциалов, и по плазменной перемычке течет ток, отталкивающий ее от катушки силой Ампера вперед по направлению движения двигателя. Внутренний источник ЭДС двигателя, два "плазменных волновода" и проводящая плазменная перемычка образуют единый замкнутый контур с током, аналогичный контуру с током рельсового ускорителя, однако эффективность в данном случае намного выше, поскольку плазменная перемычка все время в процессе торможения находится на минимальном расстоянии от катушки, а сила взаимодействия между текущими по ним токами очень быстро убывает с рассстоянием. Электроны плазменной перемычки автоматически ионизируют натекающий газ атмосферы за счет электронных ударов, так что перемычка при горизонтальном торможении двигателя сама себя поддерживает и самовосстанавливается при протекании по ней тока. Значительное снижение аэродинамического лобового сопротивления при горизонтальном разгоне двигателя в атмосфере происходит если натекающий газ атмосферы приводится во вращение вокруг оси двигателя. Этого можно достичь создавая электрические поля между электродами 15, 16. В этом случае натекающий газ атмосферы ионизуется за счет электронных ударов плазмы вращающейся в скрещенных электрическом и магнитных полях, и вовлекается в аналогичное вращение. Однако, сделав электроды 15, 16 состоящими из взаимно изолированных сегментов с автономным подводом электропитания к каждому сегменту, можно вращать ионизованный газ атмосферы в разные стороны относительно плоскости симметрии двигателя так, что вращающиеся массы газа атмосферы около этой плоскости сталкиваются и устремляются от двигателя, создавая тягу. Для этого в одни моменты времени создается слева от плоскости симметрии, электрическое поле, направленное в одну сторону, затем в другие моменты времени справа от этой плоскости создается поле, направленное в другую сторону, так, чтобы вращение плазмы в скрещенных электрическом и магнитном полях слева и справа от плоскости происходило в противоположных направлениях. Предварительно газ атмосферы ионизуется впереди по ходу двигателя источником 27 ионизирующего излучения, например он направляет электроны вперед-вверх, дополнительным источником 14 ионизирующего излучения и ускорителем 17 заряженных частиц, причем заряженные частицы могут выстреливаться в направлении вперед-в сторону так, чтобы создаваемые ими поля в данные моменты времени приводили ионизованный газ атмосферы во вращение в ту же сторону, что и поля сегментов электродов 15, 16, лежащие с той же стороны от плоскости симметрии. Для увеличения тяги сначала создаются электрические поля между ближайшими сегментами одного электрода, достаточные для электрическогоо пробоя газа атмосферы, затем, когда между этими сегментами вспыхивают электрические дуги, создаются аналогичные поля между наиболее удаленными сегментами одного электрода, а когда дуги вспыхнут между ними, то создается разность потенциалов между самими электродами 15, 16 и электрические дуги вспыхивают в их межэлектродном зазоре, на которые со стороны магнитного поля катушки, на протекающие по ним токи, воздействует ускоряющая сила Ампера, вращающая дуги вокруг оси двигателя и вовлекающая во вращение за счет динамического трения ионизованный газ атмосферы, находящийся в межэлектродном зазоре и вокруг него. Создавая такую тягу двигатель подает напряжение на электроды 15, 16 в два такта продолжительностью в среднем около 1 мс с частотой 100 Гц. Эти параметры зависят от того, успеет ли за время между тактами предварительно ионизованный газ атмосферы заполнить межэлектродные зазоры между электродами 15, 16, или нет, в промежутки времени между тактами. Сходные временные параметры и принципы, задающие их, имеют и способы ускорения двигателя парами коаксиальных электродов и плазменной перемычкой между ними. This way of creating jet thrust is much more effective when used to brake the engine. In this case, the ionizing radiation source 27 ionizes the atmosphere gas in a narrow strip in front of the front side surface of the cryostat in front of the engine (from the input side of the coaxial electrodes). A plasma jumper is formed between the “plasma waveguides” in the atmosphere, a potential difference is created between the pairs of coaxial electrodes, and a current flows through the plasma jumper, pushing it away from the coil by the Ampere force forward in the direction of engine motion. The internal motor EMF source, two “plasma waveguides” and the conducting plasma jumper form a single closed circuit with a current similar to that of a rail accelerator, but the efficiency in this case is much higher, since the plasma jumper is at a minimum distance from the coil all the time during braking , and the force of interaction between the currents flowing through them decreases very quickly with distance. The electrons of the plasma jumper automatically ionize the atmospheric gas leaking due to electron impacts, so that the jumper maintains itself during horizontal engine braking and self-restores when current flows through it. A significant decrease in aerodynamic drag during horizontal acceleration of the engine in the atmosphere occurs if the leakage gas of the atmosphere is brought into rotation around the axis of the engine. This can be achieved by creating electric fields between the electrodes 15, 16. In this case, the leaky gas of the atmosphere is ionized by electron impacts of a plasma rotating in crossed electric and magnetic fields, and is involved in a similar rotation. However, by making the electrodes 15, 16 consisting of mutually isolated segments with autonomous power supply to each segment, it is possible to rotate the ionized atmosphere gas in different directions relative to the plane of symmetry of the engine so that the rotating masses of atmosphere gas near this plane collide and rush from the engine, creating traction . For this, at some time moments an electric field is created to the left of the plane of symmetry, directed to one side, then at other times to the right of this plane, a field is created directed to the other side, so that the plasma rotates in crossed electric and magnetic fields to the left and to the right of the plane occurred in opposite directions. Preliminarily, the atmospheric gas is ionized ahead of the engine by the ionizing radiation source 27, for example, it directs the electrons forward and upward, by the additional ionizing radiation source 14 and the charged particle accelerator 17, and the charged particles can be shot in the forward-side direction so that the fields they create These moments of time brought the ionized atmospheric gas into rotation in the same direction as the fields of the segments of the electrodes 15, 16 lying on the same side of the plane of symmetry. To increase traction, first electric fields are created between the nearest segments of one electrode, sufficient for electric breakdown of atmospheric gas, then when electric arcs flash between these segments, similar fields are created between the most distant segments of one electrode, and when arcs flash between them, a difference is created potentials between the electrodes 15, 16 themselves and electric arcs flash in their interelectrode gap, to which from the side of the magnetic field of the coil, to the currents flowing through them, the accelerating force of Ampere acts, which rotates arcs around the axis of the engine and involves the ionized atmosphere gas in the interelectrode gap and around it due to dynamic friction. Creating such a thrust, the motor supplies voltage to the electrodes 15, 16 in two cycles with a duration of about 1 ms on average with a frequency of 100 Hz. These parameters depend on whether the pre-ionized atmospheric gas has time to fill the interelectrode gaps between the electrodes 15, 16, or not, in the time intervals between cycles between the cycles. Similar time parameters and principles that define them have methods for accelerating the engine with pairs of coaxial electrodes and a plasma jumper between them.

При ускорении двигателя в атмосфере для горизонтального разгона в основном используется энергия, запасенная в катушке магнитного поля. При коммутации этой энергии и использовании ее для создания тяги возможно, например, просто разрывать электрическую цепь катушки магнитного поля и пускать текущий по ней ток через сильноионизованный газ атмосферы, распределяя ток по различным элементам двигателя с помощью скоростных сильноточных коммутаторов, перераспределяя его в различные моменты времени в определенной последовательности. Разрыв электрической цепи катушки может быть осуществлен подачей узконаправленного магнитного сильного поля на ее оболочку, в результате чего она локально временно выходит из сверхпроводящего состояния, а электрический ток течет по параллельным шунтирующим проводникам, а уже с них на сильноточные коммутаторы и на ускоряемый газ атмосферы. Сильное узконаправленное магнитное поле может быть создано в зазоре двух ферромагнитных стержней с остриями, искривляющими и усиливающими поле катушки. По окончании ускорения в атмосфере эти стержни отодвигаются в стороны, магнитное поле в области нарушения сверхпроводимости становится меньше критической величины, оболочка снова становится сверхпроводящей и снова начинает циркулировать незатухающий ток. Расчеты, проведенные для сверхпроводящей катушки с весом оболочки 112 т, током 105 А/см2, показывают, что в таком сверхпроводящем соленоиде зпасается энергия 3,87 ˙ 1015 Дж, что позволяет при КПД двигателя 20% и условии сохранения в катушке 30% энергии после всего горизонтального разгона за счет коммутации накопленной энергии разгонять двигатель весом 4000 т, из которых не менее 500 т приходится на полезный груз, до третьей космической скорости 16,5 км/с. Развиваемая при этом тяга превышает 108 Н, скорость ускоренного рабочего тела превышает 35 км/с, а ориентировочное время набора скорости 16,5 км/с двигателем не более 15 мин. Для аналогичных удельных импульсов порядка 3500 с известные плазменные двигатели имеют КПД, заметно превышающий 30% поэтому можно утверждать, что ожидаемый КПД двигателя составит не менее 30% при ускорении газом атмосферы. Расчеты, проведенные на оценку потери давления за счет динамического трения в коаксиальных электродах, показывают, что они пренебрежимо малы по сравнению с развиваемой в зазорах этими электродами тягой, имеются в виду потери давления газа атмосферы во время ускорения. Рекомендуемая высота горизонтального разгона для Земли порядка 32 км, на которой давление 0,01 атмосферы. При работе коаксиальных электродов в стационарном режиме внешний электрод должен быть более длинным, чем внутренний, который является анодом, и расширяться в направении выхода ускоренного рабочего тела. Аналогичное требование налагается и на конструктивное исполнение электродов 8, 9, 10 в случае их работы в стационарном режиме. Наружные электроды 28, 29, 30, 31 при старте в движении в атмосфере хранятся в прижатом или компактно упакованном состоянии на поверхности или внутри двигателя и разворачиваются в космическом пространстве, причем электроды 28, 29 сверху от катушки, а электроды 30, 31 снизу, так, чтобы в их межэлектродном зазоре оказалась ось двигателя.When accelerating an engine in the atmosphere for horizontal acceleration, the energy stored in the magnetic field coil is mainly used. When commuting this energy and using it to create traction, it is possible, for example, to simply break the electric circuit of a magnetic field coil and send current flowing through it through a highly ionized atmospheric gas, distributing the current to various elements of the engine using high-speed high-current switches, redistributing it at different points in time in a certain sequence. The electric circuit of the coil can be broken by applying a narrowly directed magnetic strong field to its shell, as a result of which it locally temporarily leaves the superconducting state, and electric current flows through parallel shunt conductors, and from them to high-current switches and to the accelerated gas of the atmosphere. A strong narrowly directed magnetic field can be created in the gap of two ferromagnetic rods with points that bend and strengthen the field of the coil. At the end of acceleration in the atmosphere, these rods move to the sides, the magnetic field in the region of superconductivity violation becomes less than the critical value, the shell becomes superconducting again, and an undamped current starts circulating again. Calculations performed for a superconducting coil with a shell weight of 112 tons and a current of 105 A / cm 2 show that 3.87 ˙ 10 15 J is stored in such a superconducting solenoid, which allows for an engine efficiency of 20% and a condition of 30% being stored in the coil energy after the entire horizontal acceleration due to switching accumulated energy to accelerate an engine weighing 4000 tons, of which at least 500 tons are in payload, to a third space speed of 16.5 km / s. The thrust developed in this case exceeds 10 8 N, the speed of the accelerated working fluid exceeds 35 km / s, and the estimated time to set speed is 16.5 km / s with the engine no more than 15 minutes. For similar specific impulses of the order of 3500 s, known plasma engines have an efficiency significantly exceeding 30%; therefore, it can be argued that the expected engine efficiency will be at least 30% when accelerated by a gas atmosphere. The calculations performed to estimate the pressure loss due to dynamic friction in coaxial electrodes show that they are negligible compared to the traction developed in the gaps by these electrodes, meaning the loss of atmospheric gas pressure during acceleration. The recommended horizontal acceleration height for the Earth is about 32 km, at which the pressure is 0.01 atmosphere. When the coaxial electrodes are in stationary mode, the outer electrode should be longer than the inner one, which is the anode, and expand in the direction of the output of the accelerated working fluid. A similar requirement is imposed on the design of the electrodes 8, 9, 10 in the case of their operation in stationary mode. The outer electrodes 28, 29, 30, 31, when starting in motion in the atmosphere, are stored in a pressed or compactly packed state on the surface or inside the engine and are deployed in outer space, with the electrodes 28, 29 above the coil and the electrodes 30, 31 below, so so that the motor axis is in their interelectrode gap.

При движении в космосе магнитные силовые линии катушки перемещаются относительно космической плазмы и на границе их соприкосновения возникает разность потенциалов, приводящая к захвату заряженных частиц плазмы в магнитную ловушку, образованную катушкой, которая по своей конфигурации и физической природе аналогична магнитной ловушке магнитного диполя и геомагнитного поля. В магнитной ловушке захваченные ею заряженные частицы космической плазмы дрейфуют между ее магнитными зеркалами, образованными областями сгущения магнитных силовых линий. Между электродами 28, 29 и 30, 31 создаются быстропеременные электрические поля, перпендикулярные оси катушки. Электродами 8, 9, 10 и 15, 16 создаются электрические поля, перпендикулярные магнитным силовым линиям в межэлектродных зазорах и около них. Часть частиц, захваченных в магнитную ловушку, выпадает в конус потерь, проходит сквозь магнитные зеркала и попадает в зазоры между электродами, где на них воздействует ортогональное оси катушки электрическое поле, под действием которого они дрейфуют в скрещенных электрическом и магнитном полях, увеличивая составляющую своей скорости, перпендикулярную магнитному полю, пока она не достигнет величины

Figure 00000002
Figure 00000003
где
Figure 00000004
- индукция магнитного поля;
Figure 00000005
напряженность электрического поля.When moving in space, the magnetic field lines of the coil move relative to the cosmic plasma and a potential difference arises at the boundary of their contact, leading to the capture of charged plasma particles in the magnetic trap formed by the coil, which in its configuration and physical nature is similar to the magnetic trap of a magnetic dipole and geomagnetic field. In a magnetic trap, the charged particles of cosmic plasma trapped by it drift between its magnetic mirrors, which are formed by the areas of condensation of magnetic field lines. Between the electrodes 28, 29 and 30, 31, rapidly alternating electric fields are created perpendicular to the axis of the coil. Electrodes 8, 9, 10, and 15, 16 create electric fields perpendicular to magnetic lines of force in and around the electrode gaps. Part of the particles trapped in the magnetic trap falls into the loss cone, passes through the magnetic mirrors and enters the gaps between the electrodes, where they are exposed to the electric field orthogonal to the axis of the coil, under the influence of which they drift in crossed electric and magnetic fields, increasing their velocity component perpendicular to the magnetic field until it reaches a value
Figure 00000002
Figure 00000003
Where
Figure 00000004
- magnetic field induction;
Figure 00000005
electric field strength.

Соотношение параллельной и перпендикулярной составляющих скорости выходит из конуса потерь, и частицы отражаются от магнитных зеркал и возвращаются в магнитную ловушку. Двигатель теоретически может использовать электрические поля, космические поля космического пространства для создания небольшой реактивной тяги. Известно, что такие поля существуют в магнитопаузах планет, например в магнитопаузе Земли. Так, в ее хвосте перепад потенциалов электрического поля, обусловленный натеканием Солнечного ветра, на расстоянии до ста радиусов Земли составляет порядка 10-100 кВ. Также на расстояниях от одного до трех радиусов Земли в районах около магнитных полюсов существует перепад потенциалов порядка 1-10 кВ, а поле направлено параллельно магнитным силовым линиям Земли. Это поле возникает в результате следующего физического явления, которое при работе двигателя может способствовать созданию дополнительной небольшой тяги. The ratio of the parallel and perpendicular velocity components leaves the loss cone, and the particles are reflected from the magnetic mirrors and returned to the magnetic trap. An engine can theoretically use electric fields, cosmic fields of outer space to create a small reactive thrust. It is known that such fields exist in the magnetopause of planets, for example, in the magnetopause of the Earth. So, in its tail, the potential difference of the electric field, due to the leakage of the Solar wind, at a distance of up to one hundred radii of the Earth is about 10-100 kV. Also, at distances from one to three radii of the Earth in areas near the magnetic poles, there is a potential drop of the order of 1-10 kV, and the field is directed parallel to the magnetic field lines of the Earth. This field arises as a result of the following physical phenomenon, which when the engine is running can contribute to the creation of additional small thrust.

Магнитные ловушки и Земли, и двигателя захватывают релятивистские заряженные частицы, значительная часть которых имеет энергии, превышающие 100 кэВ. При этом температура электронов из-за столкновений не может быть ниже температуры ионов, и поэтому отношение скорости частицы к скорости света существенно превышает аналогичное отношение для ионов. Известно выражение, связывающее электрическое поле релятивистской заряженной частицы с ее скоростью:

Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
где εo диэлектрические проницаемости среды и вакуума;
Figure 00000010
радиус-вектор заряженной частицы;
θ- угол между радиус-вектором и направлением движения частицы.The magnetic traps of both the Earth and the engine are captured by relativistic charged particles, a significant part of which has energies exceeding 100 keV. In this case, the temperature of electrons due to collisions cannot be lower than the temperature of ions, and therefore the ratio of the particle velocity to the speed of light significantly exceeds the similar ratio for ions. An expression is known that relates the electric field of a relativistic charged particle to its velocity:
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
where ε o the dielectric constant of the medium and vacuum;
Figure 00000010
radius vector of a charged particle;
θ is the angle between the radius vector and the direction of motion of the particle.

Из этого выражения cледует, что поле, перпендикулярное направлению движения релятивиcтcкой чаcтицы, раcтет c увеличением cкороcти пропорционально выражению
E

Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013

Скорости захваченных в магнитную ловушку частиц не должны выходить из конуса потерь, откуда следует, что компонента скорости, перпендикулярная направлению движения, V около магнитных зеркал превышает компоненту скорости, параллельную направлению движения, VII. Поэтому в районе магнитных зеркал, где нормали к плоскостям ларморовских кружков вращения частиц, захваченных в магнитную ловушку, наклонены к магнитным силовым линиям под углом, не превышающим угол раствора конуса потерь, угол между плоскостью кружков и магнитной силовой линией лежит в интервале 90о плюс-минус указанный угол. В этих направлениях релятивистские электрические поля релятивистских электронов превышают аналогичные поля ионов, что ведет к суммированию векторной разности этих полей вдоль магнитных силовых линий внутри конуса с указанным углом раствора. В свою очередь, перпендикулярное магнитным силовым линиям электрическое поле электронов меньше электрического поля ионов. В результате возникает конус релятивистского искривления электрического поля. Характерной особенностью конуса релятивистского искривления поля является невозможность его экранировки нерелятивистскими частицами, поскольку поле таких частиц является сферически симметричным, а конус релятивистского искривления поля такой симметрии не обладает. Накопление таких экранирующих частиц внутри конуса релятивистского искривления поля создает электрическую силу расталкивания таких частиц перпендикулярно оси конуса, под действием которой они в этом направлении из него уходят. В итоге сохраняется увеличение поля релятивистких электронов вдоль оси и уменьшение его перпендикулярно оси. Однако существует еще процесс ускорения электронов этим полем вдоль магнитных силовых линий, что ведет к росту VII и, как следствие, к уменьшению отношения V/VII и к уменьшению конуса релятивистского искривления поля. В пользу подтверждения рассмотренного физического явления говорит тот факт, что около магнитных полюсов Земли электрическое поле направлено вверх, отрицательный потенциал вверху, хотя, обычно, в других ее районах отрицательный потенциал находится на ее поверхности.From this expression it follows that the field perpendicular to the direction of motion of the relativistic particle grows with increasing velocity in proportion to the expression
E
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013

The velocities of particles trapped in the magnetic trap should not go out of the loss cone, which implies that the velocity component perpendicular to the direction of motion, V near magnetic mirrors, exceeds the velocity component parallel to the direction of motion, V II . Therefore, in the region of magnetic mirrors, where the normals to the planes of the Larmor circles of rotation of particles trapped in a magnetic trap are inclined to the magnetic lines of force at an angle not exceeding the angle of loss of the loss cone, the angle between the plane of the circles and the magnetic field lies in the range of 90 about plus minus the specified angle. In these directions, the relativistic electric fields of relativistic electrons exceed similar ion fields, which leads to the summation of the vector difference of these fields along the magnetic field lines inside the cone with the indicated angle of solution. In turn, the electric field of the electrons perpendicular to the magnetic lines of force is less than the electric field of the ions. As a result, a cone of relativistic curvature of the electric field arises. A characteristic feature of the cone of relativistic field curvature is the impossibility of its screening by nonrelativistic particles, since the field of such particles is spherically symmetric, and the cone of relativistic field curvature does not possess such symmetry. The accumulation of such screening particles inside the cone of relativistic curvature of the field creates an electric force of repulsion of such particles perpendicular to the axis of the cone, under the action of which they leave it in this direction. As a result, the increase in the field of relativistic electrons along the axis and its decrease perpendicular to the axis are retained. However, there is still a process of electron acceleration by this field along magnetic field lines, which leads to an increase in V II and, as a consequence, to a decrease in the V / V II ratio and to a decrease in the cone of relativistic field curvature. In support of the confirmation of the physical phenomenon considered, the fact is that near the Earth’s magnetic poles the electric field is directed upward, the negative potential is upward, although, usually in other regions of it, the negative potential is on its surface.

Рассмотренное физическое явление должно приводит к формированию аналогичных физических полей вдоль магнитных силовых линий других небесных тел, около магнитных полюсов других планет, Солнца и звезд. Некоторые перспективы дает возможность существования таких электрических полей вдоль магнитных силовых линий (трубок) Солнца и звезд, уходящих в районах коронарных дыр на большое расстояние в окружающее космическое пространство (на бесконечность). Использовать внешние электрические поля для создания небольшой дополнительной тяги можно несколькими способами. The physical phenomenon considered should lead to the formation of similar physical fields along the magnetic lines of force of other celestial bodies, near the magnetic poles of other planets, the sun and stars. Some prospects are made possible by the existence of such electric fields along the magnetic lines of force (tubes) of the Sun and stars that go in the areas of coronary holes a long distance into the surrounding space (to infinity). There are several ways to use external electric fields to create a little extra traction.

Первый заключается в том, что в районах полюсов катушки между наружными электродами 28, 29 или 30, 31 создается электрическое поле, перпенрдикулярное оси катушки, увеличивающее компоненту V скоростей частиц, захваченную в магнитную ловушку, выпадающих в конус потерь. Это приводит к тому, что в этих районах усиливается релятивистское искривление электрического поля, обусловленное вдобавок еще и тем, что плазма при приложении электрического поля становится неравновесной, и температура электронов и температура электронов может существенно превзойти температуру ионов. Наличие релятивистского искривления поля аналогично существованию в этой области некоторого нескомпенсированного эффективного заряда, поле которого равно векторной сумме полей релятивистских частиц разных знаков, каждое из которых в отдельности дается выражением для электрического поля релятивистской частицы, на которое воздействует внешнее космическое электрическое поле. Эффективный заряд и вызываемый его наличием эффект ускорения внешним полем может быть увеличен инжекцией в магнитную ловушку дополнительно плазмы из источников 5, 26 плазмы. Релятивистское искривление электрического поля приводит к инжекции дополнительных заряженных частиц космической плазмы в магнитную ловушку катушки, которые затем могут быть использованы для создания тяги.The first is that in the regions of the poles of the coil between the outer electrodes 28, 29 or 30, 31 an electric field is created perpendicular to the axis of the coil, increasing the component V частиц of the particle velocity, trapped in a magnetic trap falling into the loss cone. This leads to the fact that in these regions the relativistic curvature of the electric field intensifies, due in addition to the fact that the plasma becomes non-equilibrium when the electric field is applied, and the electron temperature and the electron temperature can significantly exceed the ion temperature. The presence of a relativistic curvature of the field is similar to the existence in this region of some uncompensated effective charge, the field of which is equal to the vector sum of the fields of relativistic particles of different signs, each of which is separately given by the expression for the electric field of the relativistic particle, which is affected by an external cosmic electric field. The effective charge and the effect of acceleration caused by its presence by an external field can be increased by injection of additional plasma from plasma sources 5, 26 into the magnetic trap. Relativistic curvature of the electric field leads to the injection of additional charged particles of cosmic plasma into the magnetic trap of the coil, which can then be used to create traction.

Второй способ заключается в использовании ядерных зарядов, инжектирующих взрывами заряженные частицы в магнитную ловушку, далее, как в первом случае. The second method consists in the use of nuclear charges injecting charged particles into a magnetic trap by explosions, further, as in the first case.

Третий способ наиболее очевиден. Ускоритель 17 заряженных частиц ускоряет и выбрасывает в космическое пространство заряженные частицы определенного знака, заряжая тем самым двигатель до определенного электрического потенциала. Для реализации этого способа возможно присоединение к двигателю дополнительных поверхностей большой площади для увеличения нанесенного заряда при том же потенциале. The third method is most obvious. The accelerator 17 of charged particles accelerates and throws into outer space the charged particles of a certain sign, thereby charging the engine to a certain electric potential. To implement this method, it is possible to attach additional large-area surfaces to the engine to increase the applied charge at the same potential.

Во внешнем элетрическом поле возможно ускорение и в режиме притяжения, и в режиме отталкивания. В случаях использования релятивистского искривления поля вдоль оси двигателя эффективный заряд соответствует отрицательному заряду, поскольку релятивистские поля электронов в этом направлении больше полей ионов, а перпендикулярно оси соответствует положительному заряду, поскольку поля электронов в этом направлении меньше (очевидно, что имеется в виду суммарное поле от всей магнитной ловушки с частицами). Двигатель может аналогично также ускоряться в электрическом поле около Солнца и звезд, обусловленном различием величины силы рассеяния излучением, действующим со стороны их электромагнитного излучения на электроны и ионы Солнечного и звездного ветра. Различие вызвано тем, что сечение Томсоновского рассеяния излучения растет с уменьшением массы частицы, а у электрона она меньше. Поэтому поток излучения для плазмы оказывается эквивалентен приложению некоторой квазистатической силы, которая уравновешивается возникновению противоположно направленных электрических полей. In an external electric field, acceleration is possible both in the attraction mode and in the repulsion mode. In cases where relativistic curvature of the field along the axis of the engine is used, the effective charge corresponds to a negative charge, since the relativistic fields of electrons in this direction are larger than the fields of ions, and perpendicular to the axis corresponds to a positive charge, since the fields of electrons in this direction are smaller (obviously, the total field from the entire magnetic trap with particles). The engine can likewise also accelerate in an electric field near the Sun and stars, due to the difference in the scattering force by radiation acting from their electromagnetic radiation on the electrons and ions of the Solar and stellar wind. The difference is due to the fact that the Thomson scattering cross section increases with decreasing particle mass, while the electron has a smaller one. Therefore, the radiation flux for the plasma is equivalent to the application of a certain quasistatic force, which is balanced by the appearance of oppositely directed electric fields.

При движении в межпланетном пространстве двигатель оказывается в потоке плазмы Солнечного ветра. Из-за ее идеальной проводимости магнитные силовые линии катушки не могут проникнуть в натекающий Солнечный ветер и образуют в первом приближении пустую магнитную область, называемую магнитопаузой, аналогичную магнитопаузе Земли. В этом же приближении форма магнитопаузы определяется балансом динамического давления Солнечного ветра и давлением силовых линий катушки магнитного поля. Магнитное поле на внутренней стороне границы магнитопаузы равно удвоенной величине магнитного поля катушки благодаря вкладу поверхностных токов в плазме Солнечного ветра, полностью экранирующих в нем это поле. Динамическое давление Солнечного ветра также удваивается благодаря его идеальному отражению от границы. Таким образом, в точке на прямой, соединяющей центр катушки магнитного поля с Солнцем, лежащей на границе магнитопаузы, называемой подсолнечной точкой, баланс давлений определяется выражением
2nmpv2

Figure 00000014
Figure 00000015
, где Рм дипольный момент катушки магнитного поля;
R рассстояние от центра катушки магнитного поля до подсолнечной точки;
μ и μo магнитные проницаемости среды и вакуума;
n и mр концентрация и масса протонов Солнечного ветра;
V скорость Солнечного ветра.When moving in interplanetary space, the engine is in the plasma stream of the solar wind. Due to its perfect conductivity, the magnetic field lines of the coil cannot penetrate the incoming Solar wind and, to a first approximation, form an empty magnetic region called the magnetopause, similar to the Earth’s magnetopause. In the same approximation, the shape of the magnetopause is determined by the balance of the dynamic pressure of the solar wind and the pressure of the lines of force of the magnetic field coil. The magnetic field on the inner side of the magnetopause boundary is twice the magnitude of the magnetic field of the coil due to the contribution of surface currents in the solar wind plasma, which completely shield this field in it. The dynamic pressure of the solar wind also doubles due to its perfect reflection from the border. Thus, at a point on the line connecting the center of the magnetic field coil to the Sun, lying on the border of the magnetopause, called the sunflower point, the pressure balance is determined by the expression
2nm p v 2
Figure 00000014
Figure 00000015
where P m is the dipole moment of the magnetic field coil;
R is the distance from the center of the magnetic field coil to the sunflower point;
μ and μ o magnetic permeability of the medium and vacuum;
n and m p the concentration and mass of the protons of the solar wind;
V is the speed of the solar wind.

Частицы космической плазмы, захваченной магнитной ловушкой, удерживаются магнитными силовыми линиями катушки внутри магнитопаузы, радиус которой примерно совпадает с расстоянием от центра катушки до подсолнечной точки, определяемым из предыдущего выражения и равным
R

Figure 00000016

Небольшая фотонная тяга, ускоряющая дополнительно двигатель в межпланетном пространстве, складывается из динамического давления Солнечного ветра на магнитопаузу и давления электромагнитного излучения Солнца на частицы плазмы, захваченной в магнитную ловушку катушки. В магнитном поле отражение электромагнитных волн от плазмы существенно увеличивается, поскольку заряженные частицы рассеивают электромагнитное излучение в этом случае как осцилляторы. Плазма, захваченная ловушкой, получает за счет действия на нее этой силы рассеяния света дополнительный имульс и, поскольку она образует с катушкой замкнутую систему, передает импульс двигателю, создавая фотонную тягу от внешнего источника электромагнитного излучения. Величина этой тяги на орбите Земли от Солнечного излучения для соленоида с магнитным моментом 2,03 ˙ 1010 А ˙ м2 составляет около 2000 Н, что позволяет двигателю массой 4000 т двигаться с ускорением 5 ˙ 10-5. Под действием давления излучением двигатель ускоряется подобно солнечному парусу, который целесообразно использовать для космических полетов в некоторых случаях даже при сообщаемых им ускорениях порядка 10-5. По сравнению с ним двигатель имеет то существенное принципиальное преимущество, что фотонная тяга с ростом расстояния до Солнца уменьшается для солнечного паруса пропорционально расстоянию в степени 2, а для двигателя пропорционально расстоянию в степени 4/3, что значительно медленнее. Это объясняется тем, что радиус магнитосферы двигателя растет с удалением от Солнца пропорционально уменьшению концентрации протонов Солнечного ветра в степени 1/6, которая, в свою очередь, уменьшается с ростом расссояния до Солнца пропорционально расстоянию в степени 2. Скорость Солнечного ветра от орбиты Земли до границы гелиосферы (примерно 150 астрономических единиц от Солнца) приблизительно неизменна и равна 400 км/с. В результате радиус магнитосферы двигателя растет пропорционально расстоянию до Солнца в степени 1/3, фотонная тяга двигателя пропорциональна произведению площади поперечного сечения магнитосферы на мощность электромагнитного излучения Солнца, убывающего пропорционально квадрату расстояния до него, поэтому степень 1/3 два раза умножается на 2. Плазма, захваченная в магнитную ловушку катушки из космического простраснства, может ускоряться вдоль оси двигателя и создавать реактивную тягу следующим образом.Particles of cosmic plasma captured by a magnetic trap are held by the magnetic field lines of the coil inside the magnetopause, the radius of which approximately coincides with the distance from the center of the coil to the sunflower point, determined from the previous expression and equal to
R
Figure 00000016

A small photon traction, additionally accelerating the engine in interplanetary space, consists of the dynamic pressure of the solar wind on the magnetopause and the pressure of the electromagnetic radiation of the sun on plasma particles trapped in the magnetic trap of the coil. In a magnetic field, the reflection of electromagnetic waves from a plasma increases substantially, since charged particles scatter electromagnetic radiation in this case as oscillators. The plasma captured by the trap receives an additional impulse due to the action of this light scattering force on it and, since it forms a closed system with the coil, it transmits a pulse to the engine, creating photon traction from an external source of electromagnetic radiation. The magnitude of this thrust in the Earth’s orbit from solar radiation for a solenoid with a magnetic moment of 2.03 ˙ 10 10 A ˙ m 2 is about 2000 N, which allows an engine weighing 4000 tons to move with an acceleration of 5 ˙ 10 -5 . Under the influence of pressure by radiation, the engine accelerates like a solar sail, which is advisable to use for space flights in some cases, even with accelerations reported by it of the order of 10 -5 . Compared with it, the engine has the significant fundamental advantage that the photon traction decreases with the distance to the power of 2 for the solar sail, and is proportional to the distance of 4/3 for the engine, which is much slower. This is explained by the fact that the radius of the magnetosphere of the engine increases with distance from the Sun in proportion to a decrease in the concentration of solar wind protons to a degree of 1/6, which, in turn, decreases with increasing distance to the Sun in proportion to the distance to degree 2. The speed of the Solar wind from the Earth’s orbit to the heliosphere boundary (approximately 150 astronomical units from the Sun) is approximately unchanged and is equal to 400 km / s. As a result, the radius of the magnetosphere of the engine grows in proportion to the distance to the Sun to a power of 1/3, the photon thrust of the engine is proportional to the product of the cross-sectional area of the magnetosphere by the power of the electromagnetic radiation of the Sun, which decreases in proportion to the square of the distance to it, therefore the degree 1/3 is doubled by 2. Plasma trapped in a magnetic trap of a coil from outer space, can be accelerated along the axis of the engine and create jet thrust as follows.

Наружными электродами 28, 29 и электродами 15, 16 создаются электрические поля, перпендикулярные магнитному полю катушки, а между наружными электродами 30, 31 электрическое поле убирается. Между электродами 11, 12 создается поле, параллельное оси двигателя и направленное от него. В этом направлении ускоряются ионы, выпадающие за счет столкновений в конус потерь магнитной ловушки и движущиеся вдоль магнитных силовых линий к центру катушки. В зазоре между электродами 11, 12 на них воздействует ускоряющее электрическое поле и вызывает ток электронов от двигателя и ток электронов к двигателью, наносящих на него отрицательный заряд, который нейтрализуется нейтрализатором 32, выбрасывающим избыточный заряд электронов в поток ускоренных ионов вне этого межэлектродного промежутка. Суммарный ток ионов и электронов ограничен законом трех вторых, и если поток выпадающих в конус потерь частиц превышает этот ток или в нем присутствуют частицы с энергией, превышающей разность потенциалов между ускоряющими электродами 11, 12, то между электродами 8, 9, 10 в каналах для прохода рабочего тела создается электрическое поле, перпендикулярное их стенкам, увеличивающее отношение V/VII частиц, влетающих в эти каналы после пролета через зазор электродов 11, 12. Между электродами 8, 9, 10 в каналах для прохода рабочего тела течет электрический ток, перпендикулярный их стенкам, создающий выталкивающее аксиальное магнитное поле, и холловский ток, на который со стороны магнитного поля катушки воздействует выталкивающая сила Ампера. Чтобы было именно отталкивание, выбирается соответствующее направление электрического поля между электродами. В результате частицы плазмы выталкиваются из каналов для прохода рабочего тела и либо покидают магнитную ловушку, двигаясь вдоль оси двигателя, создавая тягу, либо возвращаются в нее.Outer electrodes 28, 29 and electrodes 15, 16 create electric fields perpendicular to the magnetic field of the coil, and between the outer electrodes 30, 31 the electric field is removed. Between the electrodes 11, 12, a field is created parallel to and directed from the axis of the engine. In this direction, ions are accelerated that fall due to collisions in the loss cone of the magnetic trap and moving along the magnetic field lines to the center of the coil. In the gap between the electrodes 11, 12, an accelerating electric field acts on them and causes an electron current from the engine and an electron current to the engine, causing a negative charge on it, which is neutralized by the neutralizer 32, which ejects the excess electron charge into the stream of accelerated ions outside this interelectrode gap. The total current of ions and electrons is limited by the law of the second two, and if the flow of particles falling into the loss cone exceeds this current or there are particles with energy exceeding the potential difference between the accelerating electrodes 11, 12, then between the electrodes 8, 9, 10 in the channels the passage of the working fluid creates an electric field perpendicular to their walls, increasing the ratio of V частиц / V II particles flying into these channels after passing through the gap of the electrodes 11, 12. Between the electrodes 8, 9, 10 in the channels for the passage of the working fluid a current perpendicular to their walls, creating a buoyant axial magnetic field, and a Hall current, which is exerted by the Ampere buoyancy force from the side of the coil’s magnetic field. So that it was just repulsion, the corresponding direction of the electric field between the electrodes is selected. As a result, plasma particles are pushed out of the channels for the passage of the working fluid and either leave the magnetic trap, moving along the axis of the engine, creating traction, or return to it.

Известно, что ионный двигатель, как правило, обладает большей тяговооруженностью, чем плазменный [1] В двигателе предусмотрена его работа в режиме ионного двигателя. Для этого источник 5 плазмы подает плазму через каналы для прохода рабочего тела в зазор между электродами 11, 12, между которыми создается ускоряющая разность потенциалов, ионы ускоряются вдоль оси двигателя и их объемный заряд нейтрализуется нейтрализатором. Дополнительное ускорение ионам сообщает конус релятивистского искривления поля, электрическое поле которого вытягивает и дополнительно ускоряет их в направлении от двигателя. Нейтрализатор в этом случае отодвигается вдоль оси в направлении от двигателя, а электрический кабель, соединяющий нейтрализатор с двигателем, в своей центральной части отходит от оси дальше, чем сам нейтрализатор. Это сделано для того, чтобы при подводе заряда к нейтрализатору ему не препятствовало электрическое поле конуса. Это дает возможность ускорять ионы за счет энергии частиц, захваченных в магнитную ловушку катушки. It is known that an ion engine, as a rule, has a greater thrust-to-weight ratio than a plasma engine [1]. The engine provides for its operation in the mode of an ion engine. For this, the plasma source 5 feeds the plasma through the channels for the working fluid to pass into the gap between the electrodes 11, 12, between which an accelerating potential difference is created, the ions are accelerated along the axis of the engine and their space charge is neutralized by the neutralizer. An additional acceleration to ions is provided by the cone of relativistic curvature of the field, the electric field of which extends and additionally accelerates them in the direction from the engine. The neutralizer in this case moves away along the axis in the direction from the engine, and the electric cable connecting the neutralizer to the engine, in its central part, moves further from the axis than the neutralizer itself. This is done so that when the charge is supplied to the converter, the cone's electric field does not interfere with it. This makes it possible to accelerate ions due to the energy of particles trapped in the magnetic trap of the coil.

При работе двигателя в режиме его ускорения ядерными взрывами возможны несколько вариантов его работы. Коаксиальные электроды 21, 22 с одной из сторон закрываются непроницаемой перегородкой так, чтобы направление обхода вокруг оси двигателя от закрытого торца к открытому у каждой пары коаксиальных электродов совпадало. В межэлектродные зазоры каждой пары коаксиальных электродов подается плазма из источника 26 плазмы и ускоряется вдоль их осей в противоположных направлениях, приводя двигатель во вращение вокруг его оси. Устройство 33 выбрасывания ядерных зарядов, например катапульта, заряжается ядерным зарядом из хранилища 34 ядерных зарядов. Источник 35 тугоплавких дисперсных частиц инжектирует или эти частицы, или реагенты плазмохимических реакций, приводящих к образованию таких частиц, вниз от двигателя вдоль торцовой поверхности криостата и по направлению к оси двигателя. Крайний снизу из листов 36, 37 заряжается электрическим зарядом, перетекающим на него через держатели 38, 39. Этот лист держателя освобождается. Отталкивающее устройство 40 первого типа осуществляет разделение двигателя на две части, одна из которых содержит полезный груз, а другая катушку магнитного поля. В отталкивающем устройстве первого типа при этом сверхпроводящий соленоид 41 запитывается током, направление которого противоположно направлению тока в катушке 1. Ускорители 42, 43 и 44, 45 заряженных частиц выбрасывают в окружающе пространство одноименно заряженные ускоренные частицы (электроны) и заряжают разделяемые части электрическим зарядом одного знака (положительным). За счет того, что направленные в разные стороны токи отталкиваются, а также за счет того, что одноименные заряды также отталкиваются, разъединяемые части отталкиваются друг от друга и расходятся в разные стороны вдоль оси. При этом вверх движутся все части двигателя, расположенные над катушкой и внутри ее сквозного осевого отверстия, а вниз все остальные. Крайний снизу из листов заряжен зарядом того же знака (положительным) и за счет этого отталкивается от двигателя и перемещается от него вниз. Разделяемые части двигателя отходят друг от друга на определенное расстояние, определяемое вопросами радиационной безопасности полезного груза, например 1 км, а также требованием, чтобы магнитные поля катушки 1 и соленоида 41 образовывали единую магнитную ловушку с возможностью задерживать в ней плазму взрыва. При этом направление тока в соленоиде меняется на противоположное, ток становится направлен в ту же сторону, что и в катушке. Энергия магнитного поля соленоида при этом может запасаться в батарее конденсаторов системы электропитания, а энергия для его новой запитки поступать по электрическому кабелю из катушки 1. When the engine operates in the mode of its acceleration by nuclear explosions, several options for its operation are possible. Coaxial electrodes 21, 22 are closed on one side by an impenetrable partition so that the circumferential direction around the motor axis from the closed end to the open at each pair of coaxial electrodes coincides. In the interelectrode gaps of each pair of coaxial electrodes, plasma is supplied from the plasma source 26 and accelerated along their axes in opposite directions, bringing the engine into rotation around its axis. The device 33 ejecting nuclear charges, such as a catapult, is charged with a nuclear charge from the storage 34 of nuclear charges. A source 35 of refractory dispersed particles injects either these particles or reagents of the plasma-chemical reactions leading to the formation of such particles down from the engine along the end surface of the cryostat and towards the axis of the engine. The bottommost of sheets 36, 37 is charged with an electric charge flowing onto it through the holders 38, 39. This sheet of the holder is released. The repulsive device 40 of the first type separates the engine into two parts, one of which contains a payload, and the other a magnetic field coil. In the repulsive device of the first type, the superconducting solenoid 41 is energized by a current, the direction of which is opposite to the direction of the current in coil 1. Accelerators 42, 43 and 44, 45 of charged particles eject the same charged accelerated particles (electrons) into the surrounding space and charge the shared parts with an electric charge of one sign (positive). Due to the fact that the currents directed in different directions are repelled, and also due to the fact that the same charges also repel, the separable parts are repelled from each other and diverge in different directions along the axis. In this case, all parts of the engine located above the coil and inside its through axial hole move upward, and all the rest downward. The bottommost of the sheets is charged with a charge of the same sign (positive) and due to this it repels from the engine and moves down from it. The separable parts of the engine move away from each other at a certain distance, determined by the radiation safety of the payload, for example 1 km, as well as the requirement that the magnetic fields of coil 1 and solenoid 41 form a single magnetic trap with the ability to trap the explosion plasma in it. In this case, the direction of the current in the solenoid changes to the opposite, the current becomes directed in the same direction as in the coil. The energy of the magnetic field of the solenoid in this case can be stored in the capacitor bank of the power supply system, and the energy for its new supply can come through the electric cable from the coil 1.

Во время разведения частей двигателя источник 5 плазмы и электроды 8, 9, 10 создают реактивную тягу. Когда части двигателя разведены на нужное расстояние, устройство выбрасывания ядерного заряда выбрасывает его, и когда заряд оказывается на выбранном расстоянии от катушки, например 100 м для заряда 10 кт, происходит ядерный взрыв. Точка взрыва находится между границей магнитопаузы катушки и двигателем на его оси. Электромагнитное излучение ядерного взрыва и разлетающейся образованной им плазмы воздействует силой давления излучения на частицы плазмы, захваченной в магнитную ловушку, образованную внешним магнитным полем двигателя, и листы. Это излучение передает им часть своего электромагнитного импульса, ускоряет их и создает тем самым фотонную тягу. При использовании ядерных зарядов малой мощности, энергия взрыва которых и масса максимально уменьшены за счет использования вещества с малой критической массой, например калифорния 251, точку взрыва надо располагать ближе к катушке магнитного поля, например при массе делящегося вещества 10 г точку взрыва можно установить на расстоянии 15 м от катушки. Вещество ядерного заряда нагревается во время взрыва до температуры порядка 5 ˙ 107 К, полностью ионизируется и разлетается в разные стороны. Часть плазмы и продуктов распада движется в направлении от двигателя, окидает магнитную ловушку и создает импульсную реактивную тягу, часть движется вдоль оси двигателя по направлению к нему, проходит сквозь центральное сквозное отверстие катушки и движется по направлению к отделившейся части двигателя с полезным грузом, часть захватывается в магнитную ловушку катушки, совершает движение между магнитными зеркалами, часть из последних частиц выпадает в конус потерь, пролетает через сквозное осевое отверстие катушки и либо покидает ловушку, создавая тягу, либо движется вдоль магнитных силовых линий к отделившейся части с полезным грузом. В магнитном поле плазма ядерного взрыва создает конус релятивистского искривления электрического поля, в результате чего оно направлено вдоль магнитных силовых линий к точке взрыва в области разлета плазмы и остается так направлено долгое время после взрыва.During the dilution of the engine parts, the plasma source 5 and the electrodes 8, 9, 10 create reactive thrust. When the engine parts are separated to the desired distance, the device for ejecting a nuclear charge ejects it, and when the charge is at a selected distance from the coil, for example 100 m for a charge of 10 kt, a nuclear explosion occurs. The explosion point is between the magnetopause boundary of the coil and the engine on its axis. Electromagnetic radiation from a nuclear explosion and the plasma generated by it expands by the force of radiation pressure on plasma particles trapped in a magnetic trap formed by the external magnetic field of the engine and the sheets. This radiation transmits to them part of its electromagnetic pulse, accelerates them and thereby creates photon traction. When using low-power nuclear charges, the explosion energy and mass of which are minimized due to the use of a substance with a small critical mass, such as California 251, the explosion point must be located closer to the magnetic field coil, for example, with a fissile mass of 10 g, the explosion point can be set at a distance 15 m from the coil. The substance of a nuclear charge is heated during the explosion to a temperature of the order of 5 ˙ 10 7 K, is completely ionized and scatters in different directions. Part of the plasma and decay products moves in the direction from the engine, scatters the magnetic trap and creates impulse jet propulsion, part moves along the axis of the engine towards it, passes through the central through hole of the coil and moves towards the separated part of the engine with the payload, part is captured into a magnetic trap of a coil, makes a movement between magnetic mirrors, some of the last particles fall into a loss cone, flies through a through axial hole of the coil and either leaves the trap shku to produce thrust, or moving along magnetic field lines to the breakaway portion of a payload. In a magnetic field, a nuclear explosion plasma creates a cone of relativistic curvature of the electric field, as a result of which it is directed along magnetic field lines to the point of explosion in the region of plasma expansion and remains so directed for a long time after the explosion.

Электромагнитное и нейтронное излучение нагревают тугоплавкие дисперсные частицы из материала с малой работой выхода, и под действием искривленного релятивистского электрического поля с их поверхности начинается термоавтоэлектронная эмиссия. Электрическое поле, в котором находится дисперсная частица, слагается из суммы полей заряженной нижней поверхности двигателя, заряженного отделившегося листа и полей релятивистских частиц. Это поле направлено вниз от двигателя и вызывает ток в плазме в районе нахождения дисперсных частиц. Термоавтоэлектронный ток за счет вылета электронов заряжает дисперсные частицы положительным электрическим зарядом. При условии, что термоавтоэлектронный ток превышает ток в плазме, обусловленный ее проводимостью, этот положительный заряд на частицах остается и они ускоряются электрическим полем вниз от двигателя, создавая тягу. Около оси двигателя плотность тока заряженных частиц ограничена законом трех вторых и здесь их поток параллелен магнитным силовым линиям. В области под нижней поверхностью криостата магнитные силовые линии перпендикулярны электрическому полю. Положительно заряженные дисперсные частицы ускоряются им и одновременно вращаются вокруг магнитных силовых линий, совершая ларморовскую прецессию, радиус которой может превышать область действия ускоряющего электрического поля. Прецессия происходит в области дрейфового холловского вращения электронов, поэтому при удалении положительно заряженных дисперсных частиц от двигателя автоматически происходит компенсация их объемного заряда, причем плотность тока таких частиц может существенно превышать плотность тока, ограниченного законом трех вторых, и ограничивается сверху плотностью энергии магнитного поля в области их ускорения электрическим полем. При удалении дисперсных частиц от двигателя они радиационно охлаждаются, попадают в область более слабого электрического поля, ток термоавтоэлектронной эмиссии с их поверхности ослабевает, их положительный заряд уменьшается. Они движутся в области более слабого электрического поля, за счет этого радиус их ларморовской прецессии дополнительно увеличивается, и они покидают магнитную ловушку вниз от двигателя, создавая тягу. Одновременно они рассеивают и ослабляют нейтронное и электромагнитное излучение ядерного взрыва, предохраняя от него криостат и катушку. Отделившийся и перемещающийся вниз от двигателя лист также частично предохраняет элементы двигателя от этого излучения, ослабляя, отражая и рассеивая его. При этом лист может полностью испариться и ионизоваться. Electromagnetic and neutron radiation heat refractory dispersed particles from a material with a small work function, and under the influence of a curved relativistic electric field, thermo-electron emission begins from their surface. The electric field in which the dispersed particle is located is composed of the sum of the fields of the charged lower surface of the engine, the charged separated sheet, and the fields of relativistic particles. This field is directed downward from the engine and causes a current in the plasma in the region of dispersed particles. Thermoelectric current due to the emission of electrons charges the dispersed particles with a positive electric charge. Provided that the thermoelectronic current exceeds the current in the plasma due to its conductivity, this positive charge remains on the particles and they are accelerated by the electric field down from the engine, creating traction. Near the axis of the engine, the current density of charged particles is limited by the law of three second particles, and here their flow is parallel to magnetic field lines. In the area under the lower surface of the cryostat, magnetic lines of force are perpendicular to the electric field. Positive charged dispersed particles are accelerated by it and at the same time rotate around magnetic field lines, making Larmor precession, the radius of which can exceed the range of the accelerating electric field. The precession occurs in the region of drift Hall rotation of electrons, therefore, when positively charged dispersed particles are removed from the engine, their space charge is automatically compensated, and the current density of such particles can significantly exceed the current density limited by the law of the second two and limited from above by the magnetic field energy density in the region their acceleration by the electric field. When the dispersed particles are removed from the engine, they are cooled by radiation, fall into the region of a weaker electric field, the current of thermo-electron emission from their surface weakens, and their positive charge decreases. They move in the region of a weaker electric field, due to this, the radius of their Larmor precession further increases, and they leave the magnetic trap down from the engine, creating traction. At the same time, they scatter and weaken the neutron and electromagnetic radiation of a nuclear explosion, protecting the cryostat and coil from it. The sheet separated and moving downward from the engine also partially protects the engine elements from this radiation, attenuating, reflecting and scattering it. In this case, the sheet can completely evaporate and ionize.

Можно выполнить листы и систему, обеспечивающую поочередное отсоединение листов от двигателя так, чтобы после отсоединения листов от двигателя происходило их радиационное охлаждение, а затем они возвращались бы охлажденными обратно к двигателю. Например, они могут быть нанизаны на общие образующие, идущие вниз от двигателя параллельно оси с возможностью свободного перемещения вдоль них. Значительная часть листов послойно отсоединяется и они поочередно движутся вдоль образующих вниз от двигателя. Листы и двигатель заряжены положительным зарядом, поэтому между листами обеспечивается взаимное отталкивание, не дающее им слипаться. Затем полярности зарядов листов и двигателя становятся противоположными, когда листы охладятся, и они соединяются с двигателем за счет электрического притяжения. Листы также могут содержать слой ферромагнитного материала, например, выполненный в виде фольги из железа. Пока ферромагнитный слой не нагрет излучением взрыва, он притягивается к катушке, поскольку он намагничен ее полем. Когда поток нейтронов и гамма-квантов его нагреет, то магнетизм выше температуры Кюри пропадает и указанное притяжение отсутствует. Листы заряжаются, отходят от двигателя, охлаждаются ниже температуры Кюри ферромагнитного материала, снова намагничиваются полем катушки и притягиваются к ней. Электрические заряды с листов растекаются за счет проводимости окружающей плазмы или уносятся ускоренными двигателем ионами, и листы приближаются к двигателю и соединяются с ним, охлаждая его, что может использоваться также при работе ядерной энергоустановки для охлаждения реактора, когда ядерные взрывы отсутствуют. Листы в этом случае нагреваются подводом тепла теплоносителем от реактора. Они являются теплообменником-излучателем. It is possible to make sheets and a system that ensures the sheets are disconnected from the engine one by one so that after the sheets are disconnected from the engine, they are cooled by radiation, and then they would return chilled back to the engine. For example, they can be strung on common generators, going down from the engine parallel to the axis with the possibility of free movement along them. A significant part of the sheets is detached in layers and they alternately move along the generatrix down from the engine. The sheets and the engine are charged with a positive charge, so mutual repulsion is provided between the sheets, preventing them from sticking together. Then the polarities of the charges of the sheets and the engine become opposite when the sheets are cooled, and they are connected to the engine due to electrical attraction. The sheets may also contain a layer of ferromagnetic material, for example, made in the form of a foil of iron. Until the ferromagnetic layer is heated by the radiation of the explosion, it is attracted to the coil, since it is magnetized by its field. When the flux of neutrons and gamma rays warms it up, then magnetism above the Curie temperature disappears and the indicated attraction is absent. The sheets are charged, move away from the engine, cooled below the Curie temperature of the ferromagnetic material, are again magnetized by the coil field and attracted to it. Electric charges from the sheets spread due to the conductivity of the surrounding plasma or are carried away by ions accelerated by the engine, and the sheets approach the engine and connect to it, cooling it, which can also be used during the operation of a nuclear power plant to cool the reactor when there are no nuclear explosions. The sheets in this case are heated by supplying heat with the coolant from the reactor. They are a heat exchanger emitter.

Дисперсные тугоплавкие частицы также могут быть выполнены из ферромагнитного материала, в который дополнительно инжектированы атомы легко ионизируемого материала, например цезия. Такие ферромагнитные частицы могут быть получены методом порошковой металлургии и высыпаться источником тугоплавких дисперсных частиц из материала с малой работой выхода из какой-нибудь емкости в окружающее пространство. Нагреваясь во время ядерного взрыва выше точки Кюри, частицы одновременно заряжаются и ускоряются как положительно заряженные дисперсные частицы. При этом их масса и материал согласованы так, чтобы ускорение этих частиц обеспечивало только отход частиц от двигателя на такое расстояние, на котором они радиационно охлаждаются ниже точки Кюри, намагничиваются полем катушки и притягиваются к ней, одноверменно радиационно охлаждая поверхность двигателя, на которую они выпадают. Таким способом можно охлаждать каналы для прохода рабочего тела, одновременно компенсируя потери массы их стенок за счет эрозии. Аналогично такие частицы осаждаются после своего охлаждения на поверхности листов, компенсируя потери массы нижнего из них за счет испарения и эрозии, дополнительно охлаждая их. Dispersed refractory particles can also be made of a ferromagnetic material into which atoms of a readily ionized material, for example cesium, are additionally injected. Such ferromagnetic particles can be obtained by powder metallurgy and get enough sleep from a source of refractory dispersed particles from a material with a small work function from any container into the surrounding space. Heated during a nuclear explosion above the Curie point, the particles are simultaneously charged and accelerated as positively charged dispersed particles. At the same time, their mass and material are coordinated so that the acceleration of these particles provides only the particles moving away from the engine to such a distance that they are radiatively cooled below the Curie point, magnetized by the coil field and attracted to it, simultaneously cooling the surface of the engine to which they fall . In this way, you can cool the channels for the passage of the working fluid, while compensating for the loss of mass of their walls due to erosion. Similarly, such particles are deposited after cooling on the surface of the sheets, compensating for the mass loss of the lower of them due to evaporation and erosion, further cooling them.

Часть частиц плазмы ядерного взрыва передает за счет динамического давления на магнитные силовые линии катушки импульс, обусловленный разлетом плазмы во время взрыва, передаваемый затем катушке и ускоряющий ее. При быстром приближении горячей плазмы взрыва, обладающей высокой проводимостью, к катушке в плазме наводятся мощные индукционные токи, которые ее эффективно тормозят. Уравнения электродинамики, описывающие этот процесс, полностью симметричны уравнениям ускорения плазмы индукционным электроракетным двигателем [1] в котором с точностью "наоборот" происходит изменение магнитного поля в индукционной катушке, вызывающее формирование индукционных токов в плазме, стремящихся оставить поток магнитного поля через плазму неизменным, которые ускоряют плазму за счет отталкивания от токов катушки. Тем самым плазма взрыва совершает работу против силы взаимодействия индукционных токов налетающей проводящей плазмы и тока катушки, на что тратится значительная часть кинетической энергии разлетающихся заряженных частиц от взрыва, частично переходящая в кинетическую энерги поступательного движения катушки и двигателя. Часть частиц плазмы ядерного взрыва перемещается сквозь сквозное осевое отверстие катушки и движется по направлению к отделившейся части двигателя с полезным грузом, которая выбрасывает по направлению к этому потоку плазмы ускорителями 42, 43 заряженных частиц одноименно заряженные (положительно) частицы, которые заряжают поток плазмы и вызывают электростатическое расталкивание ионов, ведущее к увеличению компоненты их скоростей, перпендикулярной магнитным силовым линиям. Вслед за этим та же часть двигателя ускоряет в сторону взрыва рабочее тело (плазму). Происходит столкновение двух потоков плазмы, за счет чего компонента скоростей частиц плазмы ядерного взрыва V еще больше увеличивается, приводя к увеличению отношения V/VII, и часть частиц плазмы захватывается в магнитную ловушку между соленоидом и катушкой, которые после ядерного взрыва движутся по направлению друг к другу. При этом области около магнитных полюсов соленоида 41 и катушки 1 становятся магнитными зеркалами для частиц плазмы, захваченных в магнитную ловушку между ними, расстояние меду которыми уменьшается медленно по сравнению со скоростями захваченных в магнитную ловушку частиц плазмы. При этом кинетическая энергия сближения разделенных частей двигателя частично переходит в кинетическую энергию частиц плазмы, увеличивающей компоненту скоростей частиц VII, и частицы с большей вероятностью выпадают в конус потерь, проходя через магнитные зеркала. Та часть двигателя, которая содержит полезный груз, создает электрические поля, увеличивающие компоненту скоростей V, в результате чего они выходят из конуса потерь и возвращаются в магнитную ловушку.Part of the plasma particles of a nuclear explosion transmits due to dynamic pressure to the magnetic field lines of the coil an impulse caused by the expansion of the plasma during the explosion, then transmitted to the coil and accelerating it. With the fast approach of a hot explosion plasma with high conductivity, powerful induction currents are induced to the coil in the plasma, which effectively inhibit it. The electrodynamic equations describing this process are completely symmetric to the plasma acceleration equations by an induction electric rocket engine [1] in which the magnetic field changes in the induction coil exactly the opposite, causing the formation of induction currents in the plasma, which tend to leave the magnetic field flux through the plasma unchanged, which accelerate plasma due to repulsion from coil currents. Thus, the explosion plasma does work against the interaction force of the induction currents of the incident conductive plasma and the coil current, which consumes a significant part of the kinetic energy of the flying charged particles from the explosion, partially transforming into the kinetic energy of the translational motion of the coil and engine. Part of the plasma particles of a nuclear explosion moves through the axial bore of the coil and moves towards the detached part of the engine with a payload, which ejects toward the plasma stream accelerators 42, 43 charged particles of the same charged (positive) particles that charge the plasma stream and cause electrostatic repulsion of ions, leading to an increase in the component of their velocities perpendicular to magnetic field lines. Following this, the same part of the engine accelerates towards the explosion the working fluid (plasma). A collision of two plasma flows occurs, due to which the velocity component of the particles of the nuclear explosion plasma V increases even more, leading to an increase in the V / V II ratio, and some of the plasma particles are trapped in a magnetic trap between the solenoid and the coil, which after a nuclear explosion travel along towards each other. In this case, the regions near the magnetic poles of the solenoid 41 and coil 1 become magnetic mirrors for plasma particles trapped in a magnetic trap between them, the distance between which decreases slowly compared to the velocities of plasma particles trapped in a magnetic trap. In this case, the kinetic energy of the approach of the separated engine parts partially passes into the kinetic energy of the plasma particles, which increases the component of the particle velocities VII, and the particles are more likely to fall into the loss cone passing through magnetic mirrors. The part of the engine that contains the payload creates electric fields that increase the velocity component V , as a result of which they exit the loss cone and return to the magnetic trap.

В зависимости от плотности потока частиц либо между электродами 8, 9, 10 создаются электрические поля, перпендикулярные магнитным силовым линиям, либо между электродами 11, 12 создается электрическое поле, параллельное оси двигателя, направленное к точке взрыва и ускоряющее в этом направлении ионы. Та часть двигателя, которая содержит катушку магнитного поля, пропускает через сквозное центральное отверстие катушки частицы, выпавшие в конус потерь, и они сквозь него вдоль оси двигателя уходят из магнитной ловушки и создают тягу. Заряженные частицы, захваченные в магнитную ловушку между катушкой 1 магнитного поля и соленоидом 41 дополнительно создают упругую силу, действующую между разделенными частями двигателя. После проведения взрыва часть двигателя с катушкой приобретает дополнительный импульс, за счет которого она начинает приближаться к части с полезным грузом. Когда значительная часть захваченной плазмы покинет магнитную ловушку, обе части заряжаются одноименным положительным зарядом и интенсивно отталкиваются друг от друга, пока снова не отойдут на нужное расстояние, после чего процедура ускорения ядерными взрывами повторяется. Depending on the particle flux density, either electric fields perpendicular to the magnetic lines of force are created between the electrodes 8, 9, 10, or an electric field is created between the electrodes 11, 12, parallel to the axis of the engine, directed toward the point of explosion and accelerating ions in this direction. The part of the engine that contains the coil of the magnetic field passes particles through the central hole of the coil that have fallen into the loss cone, and through it along the axis of the motor they leave the magnetic trap and create traction. Charged particles trapped in a magnetic trap between the magnetic field coil 1 and the solenoid 41 additionally create an elastic force acting between the separated parts of the engine. After the explosion, part of the engine with the coil acquires an additional impulse, due to which it begins to approach the part with the payload. When a significant part of the trapped plasma leaves the magnetic trap, both parts are charged with the same positive charge and are intensively repelled from each other until they again move to the desired distance, after which the acceleration procedure by nuclear explosions is repeated.

Приведение обеих отделяемых друг от друга частей во вращение необходимо для обеспечения надежности их взаимной ориентации друг к другу и устойчивости по отношению к возможным неконтролируемым поворотам в пространстве во время проведения взрывов и связанных с ними операций. При вращении задача разъединения и стыковки частей двигателя становится квазиодномерной, что ее значительно упрощает (единственная степень свободы движение частей вдоль оси двигателя). Вращение необходимо для того, что разъединяемые части перемещались вдоль выделенного направления оси вращения и не отклонялись от него. Вращение осуществляется с максимальной скоростью, которую могут выдержать элементы двигателя и члены экипажа. Bringing both parts separated from each other into rotation is necessary to ensure the reliability of their relative orientation to each other and stability with respect to possible uncontrolled turns in space during explosions and related operations. During rotation, the problem of separation and joining of engine parts becomes quasi-one-dimensional, which greatly simplifies it (the only degree of freedom is the movement of parts along the axis of the engine). Rotation is necessary so that the separable parts move along the selected direction of the axis of rotation and do not deviate from it. The rotation is carried out at the maximum speed that engine elements and crew members can withstand.

Устройство выбрасывания ядерных зарядов может располагаться также с возможностью выбрасывать ядерные заряды перпендикулярно оси двигателя. При взрыве ядерных зарядов сбоку от двигателя он испытывает динамическое давление плазмы ядерного взрыва на силовые линии катушки магнитного поля и ускоряется за счет этого давления. Разделения двигателя на две части в этом случае не происходит. Наружные электроды 30, 31 перед взрывами убираются внутрь двигателя. При взрывах на оси двигателя возникает мощное электрическое поле вдоль магнитных силовых линий, обусловленное релятивистскими эффектами увеличения полей электронов и уменьшения полей ионов вдоль этих линий, ускоряющими ионы вниз от двигателя. Если полезный груз не нуждается в радиационной защите, например он не содержит экипажа, то двигатель не разделяется перед взрывами на две части. Источник 5 плазмы подает плазму в каналы для прохода рабочего тела, в которых она ускоряется навстречу потоку плазмы ядерного взрыва. После электродинамического отражения первого импульса плазмы ядерного взрыва, описанного выше для случая отделившейся части с полезным грузом, источник плазмы и либо электроды 8, 9, 10, либо электроды 11, 12 выбрасывают и ускоряют плазму вдоль оси двигателя, где она дополнительно ускоряется конусом релятивистского искривления поля, при этом ионы ускоряются от двигателя, электроны к двигателю, заряжая его отрицательным зарядом. Заряд компенсируется нейтрализатором, который может быть отодвинут от центра двигателя вниз и помещен вне конуса релятивистского искривления электрического поля, например, на расстоянии от оси двигателя. При этом электроны перемещаются к нейтрализатору вне конуса релятивистского искривления поля, который наиболее значителен на оси двигателя, а затем, вылетая из нейтрализатора, попадают в область действия усиленного релятивистскими эффектами поля ионов и нейтрализуют их объемный заряд. Если двигатель разделяется перед серией ядерных взрывов на две части, то после проведения их силы отталкивания, действующие между разделенными частями, заменяются на силы притяжения. Для этого ускорители 42, 43 заряженных частиц начинают выбрасывать заряженные частицы одного знака, а ускорители 44, 45 другого знака. The device for ejecting nuclear charges can also be located with the ability to eject nuclear charges perpendicular to the axis of the engine. When an explosion of nuclear charges to the side of the engine, it experiences the dynamic pressure of the plasma of a nuclear explosion on the lines of force of the magnetic field coil and is accelerated by this pressure. The separation of the engine into two parts in this case does not occur. The outer electrodes 30, 31 before the explosions are removed inside the engine. Explosions on the axis of the engine produce a powerful electric field along the magnetic lines of force, due to the relativistic effects of an increase in the fields of electrons and a decrease in the fields of ions along these lines, accelerating ions downstream of the engine. If the payload does not need radiation protection, for example, it does not contain a crew, then the engine is not divided into two parts before the explosions. The plasma source 5 feeds the plasma into the channels for the passage of the working fluid, in which it accelerates towards the plasma flow of a nuclear explosion. After the electrodynamic reflection of the first pulse of a nuclear explosion plasma, described above for the separated part with a payload, the plasma source and either electrodes 8, 9, 10, or electrodes 11, 12 eject and accelerate the plasma along the axis of the engine, where it is additionally accelerated by the cone of relativistic curvature fields, while ions are accelerated from the engine, electrons to the engine, charging it with a negative charge. The charge is compensated by a neutralizer, which can be moved down from the center of the engine and placed outside the cone of relativistic curvature of the electric field, for example, at a distance from the axis of the engine. In this case, the electrons move to the neutralizer outside the cone of the relativistic field curvature, which is most significant on the axis of the engine, and then, flying out of the neutralizer, fall into the range of the ion field amplified by relativistic effects and neutralize their space charge. If the engine is divided into two parts before a series of nuclear explosions, then after carrying out their repulsive forces acting between the separated parts are replaced by attractive forces. For this, charged particle accelerators 42, 43 begin to eject charged particles of one sign, and accelerators 44, 45 of a different sign.

Наиболее выгодное направление тока в соленоиде 41, а соответственно выбор сил притяжения или отталкивания между ним и катушкой определяется опытным путем на макетных установках. Это в полной мере относится и к выбору направления тока в соленоиде и до разделения частей, и во время разведения их в стороны, и во время ускорения двигателя ядерными взрывами. Отталкивание за счет магнитного взаимодействия токов при этом должно быть слабее на значительных расстояниях от двигателя, чем притяжение, обусловленное электрическим притяжением разноименно заряженных частей двигателя, но на расстояниях, где применяются различные стыковочные механические приспособления и узлы, отталкивание так или иначе должно присутствовать, чтобы препятствовать сильному удару стыкуемых частей и обеспечивать их плавное сближение. Элементы двигателя, расположенные в сквозном отверстии катушки, могут не отделяться вместе с полезным грузом, а оставаться с частью двигателя, содержащей катушку. Работа элементов двигателя аналогична их работе в предыдущем случае. Выбрасывание плазмы двигателем навстречу частицам ядерного взрыва не является обязательным. The most favorable direction of the current in the solenoid 41, and, accordingly, the choice of the forces of attraction or repulsion between it and the coil, is determined empirically in mock installations. This fully applies to the choice of the direction of the current in the solenoid both before the separation of the parts, and during their separation to the sides, and during acceleration of the engine by nuclear explosions. The repulsion due to the magnetic interaction of the currents should be weaker at considerable distances from the motor than the attraction due to the electrical attraction of the oppositely charged parts of the motor, but at distances where various docking mechanical devices and components are used, repulsion must be present in one way or another to prevent strong impact of joined parts and ensure their smooth convergence. The engine elements located in the through hole of the coil may not separate with the payload, but remain with the part of the engine containing the coil. The operation of the engine elements is similar to their work in the previous case. The ejection of plasma by the engine towards the particles of a nuclear explosion is optional.

Отталкивающее устройство 40 второго типа представлено на фиг.5 в момент разъединения частей двигателя с полезным грузом и с катушкой магнитного поля. Отталкивающее устройство второго типа отсоединяет часть 48 двигателя, содержащую элементы двигателя, расположенные над катушкой, включая полезный груз, от всех других элементов двигателя, находящихся в части 49 с катушкой магнитного поля. В момент отсоединения на заряжаемые пластины 50, 51, 52 наносятся электрические заряды одного знака. Это можно осуществить, предварительно выбросив в космическое пространство поток ускоренных электронов, например, с энергией 10 МэВ, и зарядить до такого потенциала весь двигатель. Между заряжаемыми пластинами создаются электрические силы отталкивания, пластины отталкиваются друг от друга и разводят в разные стороны разъединяемые части двигателя, которые соединены друг с другом подвижной оболочкой 53. Эта оболочка может также наполняться газом, и разъединяемые части двигателя могут отталкиваться друг от друга за счет газового давления. The repulsive device 40 of the second type is shown in FIG. 5 at the moment of separation of the engine parts with the payload and with the magnetic field coil. A repulsive device of the second type disconnects the engine part 48 containing the engine elements located above the coil, including the payload, from all other engine elements located in the magnetic field coil part 49. At the time of disconnection, electric charges of the same sign are applied to the charged plates 50, 51, 52. This can be done by first dropping into the outer space a stream of accelerated electrons, for example, with an energy of 10 MeV, and charging the entire engine to this potential. Electric repulsive forces are created between the charged plates, the plates are repelled from each other and are separated in different directions by the separable parts of the engine, which are connected to each other by the movable shell 53. This shell can also be filled with gas, and the separable parts of the engine can be repelled from each other by gas pressure.

При ядерном взрыве разъединяемые части двигателя за счет передачи электромагнитными силами давления взрыва на двигатель перемещаются навстречу друг другу, отталкиваясь при этом, и образуют колебательную систему, элементы которой колеблются относительно общего центра тяжести. После проведения серии ускоряющих ядерных взрывов отталкивание между заряжаемыми пластинами плавно заменяется на притяжение, разъединяемые части приближаются к другим и, в конечном счете, соединяются. Притяжение между пластинами можно осуществить, заряжая их попеременно через одного зарядами разных знаков. In a nuclear explosion, the separable parts of the engine, due to the transfer of the explosion pressure by the electromagnetic forces to the engine, move towards each other, repelling at the same time, and form an oscillatory system whose elements oscillate with respect to the common center of gravity. After a series of accelerating nuclear explosions, the repulsion between the charged plates is smoothly replaced by attraction, the separable parts come closer to the others and, ultimately, are connected. The attraction between the plates can be carried out by charging them alternately through one charge of different signs.

Отталкивающее устройство второго типа может одновременно выполнять функции радиатора-излучателя, радиационно излучая тепло с поверхности заряжаемых пластин и подвижной оболочки в космическое пространство, охлаждая тем самым двигатель. Пространство между заряжаемыми пластинами может использоваться в качестве ангаров для транспортировки аналогичных двигателей меньшей мощности, которые самостоятельно набрали первую космическую скорость, состыковались с двигателем большой мощности и теперь совместно ускоряются ядерными взрывами. The repulsive device of the second type can simultaneously serve as a radiator-emitter, radiating heat from the surface of charged plates and a movable shell into outer space, thereby cooling the engine. The space between the charging plates can be used as hangars for transporting similar engines of lower power, which independently gained the first space speed, docked with a high-power engine and are now jointly accelerated by nuclear explosions.

Если отталкивающее устройство второго типа одновременно выполняет функции радиатора-излучателя, целесообразно использовать его для этих целей в случае комбинированного исполнения оттал- кивающего устройства первого и второго типов, в котором от части с катушкой отсоединяются все элементы двигателя, расположенные внутри ее сквозного осевого отверстия и над катушкой, а потом части с элементами, которые были внутри этого отверстия, отсоединяются отталкивающим устройством второго типа с сохранением между последними частями механического контакта с помощью подвижной оболочки. Заряжаемые пластины заряжаются разноименными зарядами, притягиваются друг к другу и к одной из отсоединенных частей двигателя, той, где находятся охлаждаемые элементы двигателя, например система электропитания. Охлаждаемый элемент двигателя выполнен с возможностью осуществлять тепловой контакт с прижатым к нему таким отсоединяемым отталкивающим устройством. Например, в нижней части системы электропитания находится несколько тепловых труб, к которым присоединена теплопроводящая плоская поверхность. Отталкивающее устройство притягивается к этой части двигателя и тесно прижимается к охлаждаемому элементу двигателя, который за счет теплопроводности отдает ему часть тепла. Затем на заряжаемые пластины подается одноименный электрический заряд, и они за счет электрических сил отталкиваются друг от друга, расходятся на некоторое расстояние и растягивают подвижную оболочку. При этом излучающая тепло поверхность отталкивающего устройства увеличивается и он радиационно излучает полученное тепло в окружающее пространство, радиационно охлаждаясь при этом. После охлаждения между заряжаемыми пластинами создается притягивающее электрическое поле, и процесс повторяется. Заряжаемые пластины можно выполнять в виде колец, расположенных как внутри, так и снаружи подвижной оболочки. Их радиусы желательно должны превышать радиус сквозного отверстия в отсоединяемой части двигателя с катушкой. If the repulsive device of the second type simultaneously performs the functions of a radiator-emitter, it is advisable to use it for these purposes in the case of a combined execution of the repellent device of the first and second types, in which all engine elements located inside its through axial hole and above are disconnected from the coil part a coil, and then parts with elements that were inside this hole are disconnected by a repulsive device of the second type with mechanical preservation between the last parts on contact with a movable shell. Charged plates are charged with opposite charges, attracted to each other and to one of the disconnected engine parts, the one where the cooled engine elements are located, for example, the power supply system. The cooled engine element is configured to make thermal contact with such a detachable repulsive device pressed to it. For example, at the bottom of the power system there are several heat pipes to which a heat-conducting flat surface is attached. The repulsive device is attracted to this part of the engine and is closely pressed against the cooled element of the engine, which, due to thermal conductivity, gives it part of the heat. Then, the electric charge of the same name is supplied to the charged plates, and they are repelled from each other due to electric forces, diverge by a certain distance and stretch the movable shell. In this case, the surface of the repulsive device radiating heat increases and it radiates the heat received into the surrounding space, while radiatingly cooling. After cooling, an attractive electric field is created between the charged plates, and the process is repeated. Rechargeable plates can be made in the form of rings located both inside and outside the movable shell. Their radii should preferably exceed the radius of the through hole in the detachable part of the engine with a coil.

После разгона двигателя ядерными взрывами его скорость увеличивается, и возрастает также количество частиц космической плазмы, инжектируемых в магнитную ловушку катушки. За счет этого увеличивается число частиц, выпадающих в конус потерь, которые затем ускоряются вдоль оси двигателя, выбрасываются из магнитной ловушки и создают реактивную тягу с внешним дополнительным источником рабочего тела. При ускорении двигателя ядерными взрывами поток плазмы взрыва может тормозиться еще следующим образом. After the engine is accelerated by nuclear explosions, its speed increases, and the number of cosmic plasma particles injected into the magnetic trap of the coil also increases. Due to this, the number of particles falling into the loss cone increases, which are then accelerated along the axis of the engine, ejected from the magnetic trap and create reactive thrust with an external additional source of the working fluid. When the engine is accelerated by nuclear explosions, the explosion plasma flow can be slowed down as follows.

Вдоль оси навстречу плазме взрыва ускоряется поток электронов и заряжает двигатель положительным зарядом. Навстречу взрыву испускается мощное СВЧ-излучение. Его могут испускать либо ускоряющие системы ускорителей 42-44, либо свободные электроны, инжектированные в каналы для прохода рабочего тела например из источника 5 плазмы и ускоряемые в них электрическим полями электродов 8-10 с излучением электромагнитных волн. Ионы плазмы взрыва при этом не могут подойти к двигателю из-за электростатического отталкивания, а электронам препятствует сила рассеяния излучения. При этом между плазмой взрыва и каналами для прохода рабочего тела, заполненными излучающими электронами, образуется стоячая электромагнитная волна, которая еще больше усиливает эффект торможения плазмы взрыва силой рассеяния излучения. Along the axis toward the explosion plasma, the electron flow accelerates and charges the engine with a positive charge. Powerful microwave radiation is emitted towards the explosion. It can be emitted either by accelerating systems of accelerators 42-44, or free electrons injected into the channels for the passage of the working fluid, for example, from a plasma source 5 and accelerated in them by electric fields of electrodes 8-10 with the emission of electromagnetic waves. In this case, the ions of the explosion plasma cannot approach the engine due to electrostatic repulsion, and the scattering force of the radiation prevents the electrons. In this case, between the explosion plasma and the channels for the passage of the working fluid filled with emitting electrons, a standing electromagnetic wave is formed, which further enhances the effect of braking the explosion plasma by the radiation scattering force.

При полете в космическом пространстве система электропитания в основном работает в режиме генерации малой энергии трехрежимной ядерной силовой установки, мощность которой ограничена мощностью ее системы охлаждения. Ядерные взрывы в магнитном поле могут дополнительно снабжать двигатель электроэнергией. Во-первых, они создают релятивистские электрические поля вдоль его оси, энергию которых можно запасать, сделав листы 36, 37 электропроводящими и электроизолированными друг от друга в виде батареи конденсаторов, обкладки которых перпендикулярны линии, проведенной через точку взрыва. Один из вариантов такого решения изображен на фиг.6. Двигатель 54 электрически соединен с листами 55, 56. Релятивистские поля вызывают перетекание зарядов между обкладками (листами), и конденсаторы заряжаются. Листы соединены с системой, которая обеспечивает проведение этого процесса, например она сначала соединяет электрически листы, а потом разъединяет, запасая в конденсаторах после перетекания заряда под действием поля электроэнергию. Во-вторых, жесткое гамма-излучение взрыва выбивает из материала листов комптон-электроны, которые при этом приобретают импульс и перелетают с одного листа на другой, электрически заряжая образованный этими листами как обкладками конденсатор. Запасенная электрическая энергия используется для создания тяги. Направления электрических полей в обоих рассмотренных случаях разные, поэтому эти два процесса конкурируют друг с другом. When flying in outer space, the power system mainly operates in the low-energy generation mode of a three-mode nuclear power plant, the power of which is limited by the capacity of its cooling system. Nuclear explosions in a magnetic field can additionally supply electric power to the engine. Firstly, they create relativistic electric fields along its axis, the energy of which can be stored by making sheets 36, 37 electrically conductive and electrically insulated from each other in the form of a capacitor bank, the lining of which is perpendicular to the line drawn through the explosion point. One of the options for this solution is shown in Fig.6. The motor 54 is electrically connected to the sheets 55, 56. Relativistic fields cause the flow of charges between the plates (sheets), and the capacitors are charged. The sheets are connected to a system that provides this process, for example, it first connects the sheets electrically and then disconnects them, storing electric energy in the capacitors after the charge flows over the field. Secondly, the hard gamma radiation of the explosion knocks out Compton electrons from the sheet material, which at the same time acquire momentum and fly from one sheet to another, electrically charging the capacitor formed by these sheets as plates. The stored electrical energy is used to create traction. The directions of electric fields in both cases are different, therefore, these two processes compete with each other.

Торможение двигателя происходит аналогично ускорению после его поворота на 180о. Полезный груз 46 экранируется от внешнего магнитного поля магнитным экраном 47, в том числе и от поля катушки. После посадки двигателя на другое небесное тело внешняя среда интенсивно засасывается внутрь двигателя устройством для засасывания вещества внешней среды и, проходя через каналы для прохода вещества внешней среды, вступает в тепловой контакт с системой электропитания двигателя, охлаждая ее при этом и позволяя перейти трехрежимной ядерной силовой установке в режим генерации энергии с большой мощностью, порядка гигаватт, за счет увеличения мощности охлаждения. Выработанная энергия преобразуется и запасается катушкой. Для охлаждения системы электропитания в этом случае можно использовать воду, лед, сжиженные газы, такие, например, как метан и аммиак, а также твердый грунт. В последнем случае в грунт закапывают тепловые трубы, которые затем соединяют с двигателем. Теплоноситель циркулирует в системе электропитания, нагревается ею, поступает в эти трубы, нагревает через них грунт и сам при этом охлаждается. При охлаждении льдом двигатель нижней поверхностью устанавливается на его верхнюю поверхность, выпускает через каналы для прохода рабочего тела нагретое рабочее тело, которое расплавляет лед, и под действием собственного веса двигатель погружается в жидкость, образованную от таяния льда, которая после этого засасывается внутрь двигателя устройством для засасывания вещества внешней среды, поступает в каналы для прохода вещества внешней среды и охлаждает систему электропитания. После накопления произведенной энергии в катушке при работе системы электропитания в режиме максимальной мощности, соответствующей мощности охлаждения веществом внешней среды, двигатель готов к старту и к новому полету.Engine braking occurs similarly to acceleration after turning 180 ° . The payload 46 is shielded from the external magnetic field by a magnetic shield 47, including from the field of the coil. After the engine lands on another celestial body, the external environment is intensively sucked into the engine by the device for sucking in the environmental medium and, passing through the channels for the passage of the external medium’s substance, comes into thermal contact with the engine’s power supply system, cooling it and allowing the three-mode nuclear power plant to go over into high-power generation mode, on the order of gigawatts, by increasing the cooling power. The generated energy is converted and stored by a coil. In this case, water, ice, liquefied gases such as, for example, methane and ammonia, as well as solid soil, can be used to cool the power supply system. In the latter case, heat pipes are instilled into the ground, which are then connected to the engine. The coolant circulates in the power supply system, is heated by it, enters these pipes, heats the soil through them, and itself is cooled. When ice is cooled, the engine with its lower surface is mounted on its upper surface, releases a heated working fluid, which melts ice, through channels for the passage of the working fluid, and under the influence of its own weight, the engine is immersed in a liquid formed from melting ice, which is then sucked into the engine by a device for suction of environmental matter, enters the channels for the passage of environmental matter and cools the power supply system. After the accumulated energy is generated in the coil during operation of the power supply system in maximum power mode, corresponding to the cooling power of the environment, the engine is ready for start and for a new flight.

Двигатель можно использовать для создания реактивной тяги в проводящей жидкой среде, например морской воде. При создании горизонтальной тяги проводящая жидкость поступает в межэлектродные зазоры каждой пары коаксиальных электродов 21, 22, между которыми создается радиальное электрическое поле, перпендикулярное их осям. Между электродами течет радиальный электрический ток, создающий аксиальное магнитное поле, которое воздействует выталкивающей силой Ампера на вызывающий ее ток, под действием которой проводящая жидкость выталкивается из межэлектродных зазоров каждой пары коаксиальных электродов. При этом внешнее магнитное поле (поле катушки) экранируется внешним электродом пары. An engine can be used to create reactive thrust in a conductive fluid such as sea water. When creating horizontal traction, the conductive fluid enters the interelectrode gaps of each pair of coaxial electrodes 21, 22, between which a radial electric field is created perpendicular to their axes. A radial electric current flows between the electrodes, creating an axial magnetic field, which acts by the buoyant force of the ampere on the current causing it, under the influence of which the conductive liquid is pushed out of the interelectrode gaps of each pair of coaxial electrodes. In this case, the external magnetic field (coil field) is shielded by the external electrode of the pair.

Вертикальная тяга создается при заполнении проводящей жидкостью каналов 19, 20 для прохода вещества внешней среды, поступающей затем из них в каналы 6, 7 для прохода рабочего тела, где она ускоряется так же, как это было описано выше для плазмы. Двигатель в этом направлении способен создавать тягу при движении в любой жидкости. При этом она заполняет каналы для прохода вещества внешней среды, клапаны устройства засасывания вещества внешней среды закрываются, жидкость нагревается, испытывая тепловой контакт с ядерной силовой установкой системы электропитания, при нагревании часть жидкости (возможно и вся она) испаряется, горячий пар поступает в каналы для прохода рабочего тела и за счет своего теплового давления с силой из них выбрасывается, создавая при этом реактивную тягу. Затем клапаны устройства засасывания вещества внешней среды снова открываются и т.д. The vertical thrust is created when the channels 19, 20 are filled with a conducting fluid for the passage of environmental matter, then coming from them into the channels 6, 7 for the passage of the working fluid, where it is accelerated in the same way as described above for plasma. The engine in this direction is capable of creating traction when moving in any fluid. At the same time, it fills the channels for the passage of the substance of the environment, the valves of the device for suctioning the substance of the environment are closed, the liquid heats up, experiencing thermal contact with the nuclear power plant of the power supply system, when heated, part of the liquid (possibly all of it) evaporates, hot steam enters the channels for the passage of the working fluid and due to its heat pressure are ejected from them with force, creating a jet thrust. Then the valves of the device for suctioning the substance of the environment open again, etc.

При создании горизонтальной тяги электроды 15, 16 могут приводить проводящую жидкость во вращение попеременно сначала в одну сторону вокруг оси слева от плоскости симметрии двигателя, затем в другую сторону справа, как это было описано выше для газа атмосферы. Вращающиеся в разные стороны массы проводящей жидкости сталкиваются и ускоряются в направлении от двигателя, создавая тягу. When creating a horizontal traction, the electrodes 15, 16 can rotate the conductive fluid alternately, first to one side around an axis to the left of the plane of symmetry of the engine, then to the other side to the right, as described above for atmospheric gas. Rotating in different directions, the masses of the conductive fluid collide and accelerate in the direction away from the engine, creating traction.

Двигатель дополнительно может использоваться для движения в ледниках, растапливая лед под собой и опускаясь под действием своего веса, что позволяет его использовать для добычи полезных ископаемых в районах шельфовых ледников, например, Антарктиды и Гренландии. Двигатель может использовать для создания тяги материю небольших астероидов, взрывая их ядерными зарядами, что очень существенно увеличивает массу ускоряемого рабочего тела. Взрывы при этом могут осуществляться не только сзади от двигателя по ходу движения, но и спереди от него. Продукты взрывов захватываются в магнитную ловушку и ускоряются как было описано раньше. При торможении двигателя можно влетать в атмосферы планет со скоростями, намного превышающими те, с которыми входят в них космические корабли с традиционными двигателями, поскольку двигатель не испытывает непосредственного контакта с газом атмосферы, а взаимодействует с ним при помощи электромагнитных полей. Это позволит двигателю перемещаться к другим планетам по кратчайшим траекториям, поскольку гасить скорость торможения надо будет лишь в тех пределах, при которых двигатель сумел бы во время первого витка вокруг планеты в ее атмосфере удержаться на орбите вокруг нее и не проскочить мимо в открытый космос. При этом он интенсивно тормозится газом атмосферы и на следующем витке задача существенно облегчается. Это дает очень существенные преимущества двигателя перед традиционными химическими ракетными двигателями, поскольку корабли, оснащенные ими, вынуждены постоянно решать дилемму: двигаться ли к другой планете по кратчайшей траектории и тратить колоссальные количества топлива на торможение, чтобы компенсировать различие в орбитальных скоростях вращения вокруг Солнца планеты и Земли с учетом набранной второй космической скорости (как минимум) или двигаться по вытянутой траектории, при которой увеличивается время полета (очень значительно), но остается топливо на возвращение, поскольку в этом случае его тратится меньше. The engine can additionally be used for movement in glaciers, melting ice underneath and dropping under the influence of its weight, which allows it to be used for mining in areas of ice shelves, for example, Antarctica and Greenland. The engine can use small asteroids to create traction, exploding them with nuclear charges, which greatly increases the mass of the accelerated working fluid. Explosions can be carried out not only behind the engine in the direction of travel, but also in front of it. Explosion products are trapped in a magnetic trap and accelerated as previously described. When the engine brakes, it is possible to fly into the atmospheres of planets with speeds much higher than those with which spacecraft with traditional engines enter them, since the engine does not experience direct contact with atmospheric gas, but interacts with it using electromagnetic fields. This will allow the engine to move to other planets along the shortest paths, since it will be necessary to extinguish the braking speed only to the extent that the engine would be able to stay in orbit around it during the first revolution around the planet and not slip past into outer space. At the same time, it is intensively inhibited by atmospheric gas and at the next round the task is much easier. This provides very significant advantages of the engine over traditional chemical rocket engines, since ships equipped with them are constantly forced to solve the dilemma: whether to move to another planet along the shortest path and spend colossal amounts of fuel for braking to compensate for the difference in the orbital speeds of rotation around the planet’s Sun and Earth, taking into account the accumulated second space velocity (at least) or move along an elongated trajectory, at which the flight time increases (very significant but), but the fuel remains to be returned, since in this case it is spent less.

Расчет двигателя проведен, и его работоспособность в принципе научно обоснована. Тяга рассчитывалась для плотностей тока 100 А/см2, которые существуют в электрической дуге в воздухе атмосферного давления и которые выдерживают работающие при температуре 2750 К с радиационным охлаждением вольфрамовые электроды [1] Эти же электроды могут выдерживать и прямой контакт с плазмой ядерного взрыва, также радиационно охлаждаясь, поскольку ток ионов плазмы в этом случае существенно меньше. В двигателе реализовано максимальное удельное содержание энергии на единицу веса двигателя, которое принципиально может быть на сегодняшний день предложено уровнем развития человеческой цивилизации для создания реактивной тяги при космических полетах, причем с ростом мощностей двигателя эта величина нелинейно возрастает.The calculation of the engine is carried out, and its performance, in principle, is scientifically substantiated. The thrust was calculated for current densities of 100 A / cm 2 that exist in an electric arc in atmospheric pressure air and which withstand tungsten electrodes operating at a temperature of 2750 K with radiation cooling [1] The same electrodes can withstand direct contact with a nuclear explosion plasma, as well being cooled by radiation, since the plasma ion current in this case is much less. The engine has a maximum specific energy content per unit weight of the engine, which in principle can be proposed today by the level of development of human civilization to create reactive thrust during space flights, and this value increases nonlinearly with an increase in engine power.

Claims (12)

1. Электроракетный двигатель, содержащий ускоритель заряженных частиц, систему электропитания, источник ионизирующего излучения, расположенный на боковой поверхности двигателя, электромагнитную катушку магнитного поля, выполненную с возможностью создания магнитного поля вне двигателя, отличающийся тем, что он снабжен источником плазмы, соединенным с каналами для прохода рабочего тела, внутренние стенки которых, выполненные в виде электродов, образуют фигуры вращения, соосные с катушкой магнитного поля, нейтрализатором, хранилищем ядерных зарядов, устройством выбрасывания ядерных зарядов, при этом катушка соединена с системой накопления, хранения, коммутации и использования энергии магнитного поля для создания силы тяги, причем расстояние от внутренних стенок каналов для прохода рабочего тела до их оси симметрии не убывает в направлении выхода рабочего тела, а на выходе каналов установлена система электродов, выполненных с возможностью создания электрического поля, параллельного оси двигателя, совпадающей с осью катушки, при этом на верхней торцевой поверхности двигателя выполнен соосный с катушкой выступ, у основания которого расположен дополнительный источник ионизирующего излучения, по обе стороны от которого расположены два электрода в форме фигур вращения, соосных с катушкой, причем один из электродов установлен на верхней торцевой поверхности катушки, а другой на выступе, при этом на боковой поверхности катушки с противоположных сторон от ее оси установлены две пары коаксиальных электродов, оси которых перпендикулярны оси катушки и взаимно параллельны, а каждая пара коаксиальных электродов выполнена с возможностью свободного пролета газа атмосферы вдоль ее оси и соединена с дополнительным источником плазмы, выполненным с возможностью подачи плазмы в межэлектродный зазор коаксиальных электродов, и с источником излучения, выполненным с возможностью ионизации газа атмосферы вдоль оси коаксиальных электродов. 1. An electric rocket engine containing a charged particle accelerator, an electrical power system, an ionizing radiation source located on a side surface of the engine, an electromagnetic magnetic field coil configured to create a magnetic field outside the engine, characterized in that it is provided with a plasma source connected to the channels for the passage of the working fluid, the inner walls of which, made in the form of electrodes, form rotation figures, coaxial with the magnetic field coil, neutralizer, poison storage charge the device, the ejection of nuclear charges, while the coil is connected to a system of accumulation, storage, switching and use the energy of the magnetic field to create traction, and the distance from the inner walls of the channels for the passage of the working fluid to their axis of symmetry does not decrease in the direction of exit of the working fluid and at the output of the channels, a system of electrodes is installed, made with the possibility of creating an electric field parallel to the axis of the engine, coinciding with the axis of the coil, while on the upper end surface the needle is made coaxial with the coil protrusion, at the base of which there is an additional source of ionizing radiation, on both sides of which are two electrodes in the form of rotation figures, coaxial with the coil, one of the electrodes mounted on the upper end surface of the coil, and the other on the protrusion, two pairs of coaxial electrodes are installed on the side surface of the coil on opposite sides of its axis, the axes of which are perpendicular to the axis of the coil and mutually parallel, and each pair of coaxial electrodes It is made with the possibility of free passage of atmospheric gas along its axis and is connected to an additional plasma source configured to supply plasma to the interelectrode gap of coaxial electrodes, and to a radiation source configured to ionize atmospheric gas along the axis of coaxial electrodes. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен ядерной силовой установкой. 2. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a nuclear power plant. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен системой повторного сжижения водорода. 3. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a system for re-liquefaction of hydrogen. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что катушка магнитного поля выполнена в виде сверхпроводящего соленоида, длина которого меньше его диаметра, и размещена в гелиевом криостате с термоизоляцией. 4. The engine according to claim 1, characterized in that the magnetic field coil is made in the form of a superconducting solenoid, the length of which is less than its diameter, and is placed in a helium cryostat with thermal insulation. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что источник плазмы соединен с устройством для засасывания вещества внешней среды, выполненным с возможностью охлаждения системы электропитания. 5. The engine according to claim 1, characterized in that the plasma source is connected to a device for aspirating a substance of the environment, made with the possibility of cooling the power system. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что внешний электрод каждой пары коаксиальных электродов выполнен с возможностью экранирования внешнего магнитного поля в межэлектродном зазоре. 6. The engine according to claim 1, characterized in that the external electrode of each pair of coaxial electrodes is configured to shield an external magnetic field in the interelectrode gap. 7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен отталкивающим устройством, выполненным с возможностью обеспечения отсоединения части двигателя, расположенной над катушкой, от остальной части двигателя, разведения отделенных частей вдоль оси двигателя и их последующего соединения. 7. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a repulsive device configured to ensure that the part of the engine located above the coil is disconnected from the rest of the engine, the separation of the separated parts along the axis of the engine and their subsequent connection. 8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен отталкивающим устройством, выполненным с возможностью обеспечения отсоединения части двигателя, включающей элементы, расположенные внутри сквозного осевого отверстия катушки и над катушкой, от остальных элементов двигателя, разведения отделенных двух частей вдоль оси двигателя и их последующего соединения. 8. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a repulsive device configured to disconnect a part of the engine, including elements located inside the through axial hole of the coil and above the coil, from the remaining elements of the engine, diluting the separated two parts along the axis of the engine and their subsequent connection. 9. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на торцевых поверхностях двигателя установлено по два наружных электрода, через межэлектродные зазоры которых проходит оси симметрии двигателя, выполненных с возможностью свободного пролета сквозь них частиц окружающей среды. 9. The engine according to claim 1, characterized in that on the end surfaces of the engine two external electrodes are installed, through the interelectrode gaps of which passes the axis of symmetry of the engine, made with the possibility of free passage of environmental particles through them. 10. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен источником тугоплавких дисперсных частиц вещества с малой работой выхода. 10. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a source of refractory particulate matter with a small work function. 11. Двигатель по п.10, отличающийся тем, что источник тугоплавких дисперсных частиц выполнен в виде плазмохимического реактора. 11. The engine of claim 10, wherein the source of refractory particulate matter is made in the form of a plasma chemical reactor. 12. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит по крайней мере два листа, присоединенных послойно к нижней торцевой поверхности двигателя, выполненных из материала, ослабляющего электромагнитное и нейтронное излучения со спектром ядерного взрыва, и систему, обеспечивающую возможность поочередного отсоединения листов от двигателя. 12. The engine according to claim 1, characterized in that it contains at least two sheets attached in layers to the lower end surface of the engine, made of a material that attenuates electromagnetic and neutron radiation with a nuclear explosion spectrum, and a system that allows the sheets to be disconnected in turn from the engine.
SU5064411 1992-10-05 1992-10-05 Electric rocket engine RU2046210C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5064411 RU2046210C1 (en) 1992-10-05 1992-10-05 Electric rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5064411 RU2046210C1 (en) 1992-10-05 1992-10-05 Electric rocket engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2046210C1 true RU2046210C1 (en) 1995-10-20

Family

ID=21614326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5064411 RU2046210C1 (en) 1992-10-05 1992-10-05 Electric rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2046210C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002095225A1 (en) * 2001-05-21 2002-11-28 Pilkin, Vitaly Evgenievich Method for producing propulsion in a vacuum and a field engine for space vehicle (variants)
RU2509918C2 (en) * 2009-01-27 2014-03-20 Снекма Engine with closed drift of electrons
RU2517004C2 (en) * 2012-06-19 2014-05-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Cyclotron plasma engine
WO2014027927A3 (en) * 2012-08-16 2014-07-17 Aleksandrov Oleg Aleksandrovich Rocket engine and operating method thereof
RU2578551C2 (en) * 2014-06-09 2016-03-27 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Cyclotron plasma engine
RU173324U1 (en) * 2016-11-15 2017-08-22 Дмитрий Николаевич Харитонов MEMBRANE ION ENGINE
RU2670344C1 (en) * 2017-04-27 2018-10-22 Андрей Андреевич Бычков Electric reactive engine for flying objects
EA034109B1 (en) * 2018-01-11 2019-12-27 Борис Иванович Блескин Electric motor using atmospheric electricity
EA037097B1 (en) * 2018-01-31 2021-02-05 Борис Иванович Блескин Electric power plant using atmospheric electricity

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Космические двигатели: состояние и перспективы. М., 1988, с.87. *
2. Гильзин К.А. Электрические межпланетные корабли. М., 1970, с.205. *
3. Гришин С.Д. Электрические ракетные двигатели. М., 1975, с.124. *
4. Бурдаков В.П. Физические проблемы космической тяговой энергетики. М., 1969, с.187. *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002095225A1 (en) * 2001-05-21 2002-11-28 Pilkin, Vitaly Evgenievich Method for producing propulsion in a vacuum and a field engine for space vehicle (variants)
RU2509918C2 (en) * 2009-01-27 2014-03-20 Снекма Engine with closed drift of electrons
RU2517004C2 (en) * 2012-06-19 2014-05-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Cyclotron plasma engine
WO2014027927A3 (en) * 2012-08-16 2014-07-17 Aleksandrov Oleg Aleksandrovich Rocket engine and operating method thereof
RU2578551C2 (en) * 2014-06-09 2016-03-27 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Cyclotron plasma engine
RU173324U1 (en) * 2016-11-15 2017-08-22 Дмитрий Николаевич Харитонов MEMBRANE ION ENGINE
RU2670344C1 (en) * 2017-04-27 2018-10-22 Андрей Андреевич Бычков Electric reactive engine for flying objects
EA034109B1 (en) * 2018-01-11 2019-12-27 Борис Иванович Блескин Electric motor using atmospheric electricity
EA037097B1 (en) * 2018-01-31 2021-02-05 Борис Иванович Блескин Electric power plant using atmospheric electricity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mazouffre Electric propulsion for satellites and spacecraft: established technologies and novel approaches
CN105209340B (en) Delivery vehicle and system and its launching technique
JP6023876B2 (en) Method for generating high specific thrust and moderate thrust from fusion power rocket engine
US20090000268A1 (en) Thermonuclear plasma reactor for rocket thrust and electrical generation
GB2496250A9 (en) Ignition of a target and axial burn of a cylindrical target
Raman et al. Electromagnetic particle injector for fast time response disruption mitigation in tokamaks
RU2046210C1 (en) Electric rocket engine
WO2008039505A2 (en) Method and apparatus for controlling charged particles
JP2016109658A (en) Charged particle beam collision type nuclear fusion reactor
GB2496012A (en) Optical recirculation with ablative thrust
GB2496013A (en) Reflecting apparatus for targeting electromagnetic waves.
Kolm et al. Space and aeronautics: An alternative launching medium: Accelerating payloads by electromagnetic force may one day prove an alternative to conventional rockets
Petrescu New aircraft
RU2449170C1 (en) Inertial engine by bogdanov
Semyonov Relativistic rocket: Dream and reality
GB2496022A9 (en) Ignition of a target
US3184915A (en) Electrostatic propulsion system with a direct nuclear electro generator
Jordan Electric propulsion: which one for my spacecraft
RU2175173C2 (en) Accelerator for conducting controlled fusion reaction
RU2776324C1 (en) Ramjet relativistic engine
Miley et al. A novel IEC propulsion unit for satellite applications
Takahashi et al. Relativistic Lasers and High Energy Astrophysics: Gamma Ray Bursts and Highest Energy Acceleration
Winterberg Advanced deuterium fusion rocket propulsion for manned deep space missions
LaPointe Propulsion options
Podgorny Active experiments in space, laboratory experiments and numerical simulation