Какое будущее ждет наш транспорт - электрические или бестопливные двигатели? В последнее время мы сталкиваемся с удивительными изобретениями в области альтернативной энергетики. Ученые в разных странах работают над созданием двигателей, не требующих топлива. Давайте разберемся в технологиях, лежащих в основе этих разработок, их перспективах и возможных приложениях.
Обзор последних разработок бестопливных двигателей
В последние годы ведутся активные исследования в области создания двигателей, работающих без использования топлива. Такие разработки ведутся в Китае, России и США. Рассмотрим некоторые из них.
- Китайские ученые из Уханьского университета представили прототип двигателя без топлива, использующего для создания реактивной тяги сжатую плазму, получаемую из воздуха. По заявлениям разработчиков, при помощи такого двигателя удалось поднять в воздух стальной шар массой 1 кг. В пересчете на массу самого двигателя создаваемая им тяга сравнима с обычными ракетными двигателями.
- Российская компания "Экипо" разработала двигатель на магнитном поле, использующий для создания тяги ионы из остаточной атмосферы на низких орбитах. По заявлениям авторов, такой двигатель может обеспечить длительное функционирование спутника на высоте около 200 км без использования топлива.
- В США проводятся испытания электромагнитных двигателей без топлива на основе резонаторов. Предположительно в них происходит преобразование энергии микроволн в тягу за счет дисбаланса давления. Хотя принцип работы до конца не ясен, в ходе испытаний была зафиксирована небольшая, но измеримая тяга.
Таким образом, ведутся активные экспериментальные работы по созданию двигательных установок, не требующих топлива. Пока достигнутые характеристики невысоки, однако сама возможность получения тяги без сжигания топлива имеет большое значение.
Принцип работы бестопливных двигателей
Двигатель, работающий без топлива, может показаться фантастикой, однако современная наука предлагает несколько концепций для реализации такого рода систем.
Ионный двигатель открытого типа
В ионном двигателе открытого типа используется энергия остаточной атмосферы на низких орбитах. Принцип работы заключается в следующем:
- Мощный компрессор захватывает и сжимает атмосферные газы.
- Газ ионизируется с помощью микроволн или электрического разряда.
- Электрическое поле ускоряет положительно заряженные ионы.
- Поток заряженных частиц, вырываясь из двигателя, создает реактивную тягу.
Таким образом, ионный двигатель открытого типа, в отличие от традиционных ракетных двигателей, не требует наличия бортовых запасов рабочего тела.
Электромагнитные двигатели на основе резонаторов
Еще одним перспективным направлением являются двигатели без топлива на основе электромагнитных резонаторов. Их принцип действия до конца не ясен, однако эксперименты показывают наличие, хоть и небольшой, но устойчивой тяги.
Предположительно, в таких двигателях происходит преобразование энергии микроволн в механическое движение за счет возникающего дисбаланса давления в резонаторе асимметричной формы.
Возможный механизм создания тяги
Согласно одной из гипотез, в основе работы двигателя на постоянных магнитах лежит явление так называемой "виртуальной плазмы". Сущность его заключается в следующем:
- Микроволны, отражаясь от стенок асимметричного резонатора, усиливаются и создают область с высокой плотностью энергии.
- В этой области происходят квантовые флуктуации вакуума, приводящие к появлению виртуальных частиц.
- Под действием электромагнитного поля микроволн виртуальные частицы приобретают импульс в определенном направлении.
- Передавая этот импульс стенкам резонатора, виртуальные частицы исчезают, создавая реактивную силу.
Таким образом, согласно гипотезе, резонатор преобразует энергию микроволн в кинетическую энергию виртуальных частиц, которая затем передается аппарату в виде тяги.
Перспективные области применения
Где могут найти применение двигатели без топлива? Давайте рассмотрим некоторые перспективные области.
Космические аппараты
Бестопливные двигательные установки могут найти широкое применение на космических аппаратах. В условиях невесомости даже небольшая тяга позволит эффективно маневрировать.
К примеру, ионные двигатели открытого типа могут использовать остатки разреженной атмосферы для создания реактивной струи. Это позволит значительно увеличить срок активного существования спутников на низких орбитах.
Авиация и наземный транспорт
Применение бестопливных двигателей в авиации пока ограничено из-за их недостаточной мощности. Тем не менее в перспективе появление таких силовых установок может привести к созданию электрических самолетов с дополнительной реактивной тягой.
А вот на наземном электротранспорте, не требующем большой тяги, применение двигателей без использования топлива вполне реалистично.
Малая энергетика
Безтопливные генераторы могут найти применение для автономного энергоснабжения удаленных объектов. Например, метеостанций, маяков, ретрансляторов и другого оборудования, требующего электропитания.
Военное дело
А в военной сфере разработки в области бестопливных двигателей могут использоваться, например, для создания высотных беспилотных летательных аппаратов с возможностью длительного автономного полета.
