Самое высокое напряжение постоянного тока, когда-либо преднамеренно созданное в космосе?

Комментарии на странице Максимальное напряжение сети ионного двигателя заставили меня задуматься; каково самое высокое напряжение постоянного тока , когда-либо преднамеренно созданное космическим кораблем в космосе?

Фотоумножители, микроканальные пластины и спектрометры заряженных частиц являются обычными пользователями, по крайней мере, на несколько кВ, но я подозреваю, что где-то есть более высокие напряжения.

10 кВ? 100 кВ? Мегавольт?

«бонусные баллы» за высокое напряжение, которое было намеренно создано каким-либо образом, отличным от обычного † источника питания постоянного тока, рассчитанного на это напряжение. Им не нужен генератор Ван-де-Граафа, чтобы их волосы выделялись в условиях микрогравитации, но, может быть, кто-то украл его для развлечения?

День волос с генератором Ван де Граафа Источник

† в отличие от нетрадиционных, например, Ван-де-Граафа, привязи, воздушного шара на кошке и т. д.

Давным-давно, когда плоские дисплеи были недоступны, и использовались большие цветные дисплеи, для них использовалось около 20 кВ постоянного тока. А как насчет видиконовых трубок, используемых в камерах "Вояджера"?
Не менее интересно было бы найти наибольшую напряженность поля постоянного тока, т.е. В м
@CarlWitthoft проблема в том, что она может быть довольно высокой в ​​микроскопических масштабах. Поместите 1 вольт на 20 ангстрем оксида затвора в современном КМОП-транзисторе, и что вы получите? en.wikipedia.org/wiki/… .
Микроволновый усилитель TWT с выходной мощностью около 10 Вт обычно использовал источники питания 3 кВ 30 мА.
@Уве, верно! Бегущая волна движется с той же скоростью, что и электроны, и хотя они могут замедлять волну по сравнению со скоростью света, им нужно, чтобы электроны двигались достаточно быстро, чтобы не отставать. Я думаю, вы можете добавить это в качестве ответа.
«Источник питания постоянного тока, рассчитанный на это напряжение» - это не совсем способ создания напряжения, это своего рода цикл, например, «бонусные баллы за полет в космос без использования космического корабля».
@ user253751 трос и генератор Ван де Граафа - это два примера вещей, которые могут использовать источники питания постоянного тока, но не содержат «источник питания постоянного тока с номинальным напряжением», которого достигают эти устройства. Могут быть и другие примеры; Какую более точную формулировку вы предлагаете?
@uhoh Я имею в виду, что сам генератор VdG является источником питания постоянного тока. Так же и трос. Они обеспечивают питание постоянного тока, нет?
@user253751 user253751 в этом смысле все является источником питания постоянного тока, и, опять же, все есть что угодно. Что касается меня, я буду придерживаться условностей и еще раз приглашу; Какую более точную формулировку вы предлагаете?
@ user253751 Я внес изменения и добавил сноску, как это выглядит?

Ответы (5)

Возможный ответ (каламбур): 8000 вольт для телевизионных камер Apollo.

Необходимо учитывать несколько уровней напряжения: на фотокатоде трубки требуется до 8 киловольт , а на базе - различные напряжения до 600 вольт.

Отчет об опыте Аполлона: Телевизионная система , Техническая записка НАСА D-7476, с. 18

Многие лампы ЛБВ и клистронов, используемые для радиоусиления, также имеют напряжение около 10 кВ. Не уверен, как можно найти разбивку фактических чисел.
Лучший каламбур, который я читал за долгое время

В космосе использовались линейные ускорители. Хотя «напряжение», возможно, не совсем правильный термин, именно они генерируют лучи очень высокой энергии и часто используют средства (например, радиочастоту и т. д.), отличные от прямого ускорения с помощью источника постоянного тока высокого напряжения.

В настоящее время есть предложения по разработке РЧ-ускорителя на 1 МэВ для экспериментов в космосе. В ранних экспериментах 1970-х годов использовались стандартные источники высокого напряжения постоянного тока для генерации лучей до 40 кэВ, вводящих импульсы в ионосферу с помощью ракет-зондов.

Spacelab-1 также имел на борту ускоритель на 7,5 кэВ для серии экспериментов с ускорителем частиц.

В 1989 году также был проведен эксперимент BEAM , в ходе которого был получен пучок нейтрального водорода с энергией 1 МэВ. У него был инжектор на 30 кэВ для РЧ-ускорителя, в котором использовался стандартный источник постоянного тока на 30 кВ. Как и эксперименты с зондирующей ракетой в 70-х годах, это также было запущено на суборбитальной ракете на максимальную высоту 195 км — то есть «в космосе», а не на орбите.

Заметьте, я бы не сказал, что линейный ускоритель — это напряжение постоянного тока. Остальные хороши.
@JonCuster Да, именно поэтому я сказал то же самое в ответе. ОП также открыл тему, рассказывая об ионных двигателях, которые на самом деле представляют собой просто тип ускорителя.
@JonCuster Если вы используете линейный ускоритель для зарядки конденсатора (т.е. любого объекта), то у вас действительно есть истинный постоянный ток, и вы можете устроить так, чтобы не видеть макро или микроимпульсы.
@DDuck - конечно, конденсаторы с номиналом 1 МВ найти легко. Источник питания Кокрофт-Уолтон гораздо проще построить, даже при мегавольтах, чем линейный ускоритель плюс мегавольтный конденсатор.
@JonCuster Мой конденсатор «на орбите» - это просто еще один объект, вращающийся вместе со мной. Диэлектрик — это пространство (вакуум), и я могу использовать линейный ускоритель, чтобы выстрелить электронами высокой энергии в «пластину». Это дорогой конденсатор (не COTS), но выполнимый. Ускоритель на 25 МэВ не настолько велик, чтобы его нельзя было вывести на орбиту — доступное мне напряжение может составлять 25 МВ. Пределом будет напряжение пробоя в космосе, но вы можете решить эту проблему, поместив все в мешок (совпадающую «тарелку» и мешок) и заполнив мешок элегазом под давлением. Тогда пределом будет размер линейного ускорителя, который вы можете запустить на орбиту.
@DDuck Это так не работает. Взаимодействия с высокой энергией будут иметь место, когда луч воздействует на объект. Он не будет «прилипать» к вашему конденсатору в качестве заряда — он будет разбивать и разрушать материал, производить рентгеновские лучи, вторичные электроны и т. д.
@DDuck - многие ускорители здесь, на Земле, находятся в «мешках» с SF6 - в космосе волшебным образом все работает не лучше. Преобладают все те же физические ограничения. Да, вы можете зарядить что-то (временно) до MV или больше, и это будет иметь силу статического электричества.
Я работаю над установлением мирового рекорда, как в вопросе ОП «Самое высокое напряжение постоянного тока, когда-либо преднамеренно созданное в космосе?» Там нет упоминания о требуемой зарядке - только напряжение.
@J ... Мой линейный ускоритель выглядит как источник тока (несколько мА) и соответствие 25 МВ. «Пластина» может быть достаточно толстой, чтобы никакие вторичные электроны или фотоны не ускользали. Моя пластина заряжается, напряжение увеличивается, и в пределе, когда последние несколько электронов на ней, это потенциал напряжения источника. Линак дает мне источник на 25 МВ, и тогда моя «тарелка» будет на 25 МВ. Все это предполагает, что у электронов нет альтернативного пути, чтобы вернуться в корпус линейного ускорителя.

Эксперимент Space Tether в 1996 году индуцировал ток, перетаскивая проводящий трос за космическим челноком (и, таким образом, через магнитное поле Земли). Он генерировал 3500 вольт, прежде чем сломался из-за производственного брака.

https://pwg.gsfc.nasa.gov/Education/wtether.html

Подробнее о том, как это работает в целом, см. в этом ответе .

Для получения дополнительной информации о событиях привязи STS-75 см. этот ответ и этот ответ .

Трос фактически расплавился надвое из-за электрического разряда. Некоторые источники дают 4,4 кВ. ntrs.nasa.gov/api/citations/19970011947/downloads/…

Строительство высоковольтных источников питания космических аппаратов , https://ntrs.nasa.gov/citations/19750015780

Следующее было прикреплено к зондирующей ракете?

Источник питания 100 кВ, 5 мкА, показанный на рисунках с 55 по 58, был спроектирован как устройство Кокрофта-Уолтона, содержащееся в сосуде с элегазом под давлением 15 фунтов на квадратный дюйм.

введите описание изображения здесь

Красивый! Я ностальгирую, увидев Кокрофт-Уолтон. На Земле их часто погружали в трансформаторное масло, и в старые добрые времена они содержали ПХД , но это совсем другая история. В этом случае возможно, что SF6 был выбран вместо трансформаторного масла из соображений веса. Хотя в нем действительно говорится, что концепция использования только керамики, металлов и SF6 в конструкции везде, где это возможно, соответствует практике проектирования, разработанной в течение многих лет для создания генераторов Ван де Граафа. Инкапсуляторы не применялись.

Лампы бегущей волны, часто используемые в качестве микроволнового усилителя для космических кораблей, нуждаются в источнике высокого напряжения. ЛБВ с выходной мощностью около 10 Вт обычно используют источники питания 3 кВ 30 мА. 3 кВ 30 мА — входная мощность постоянного тока 90 Вт, КПД около 11 %.

введите описание изображения здесь

Источник: http://www.r-type.org/articles/art-030.htm .

Компания L3Harris утверждает, что построила на орбите 3203 ЛБВ, проработавших более 155 миллионов часов или 17 694 года. Среднее оптимальное время для каждой из 3203 ЛБВ составляет 5,5 лет.

Этот техпаспорт на стабилизаторы напряжения для ЛБВ содержит 7; Электроснабжения 12 и 14 кВ мощностью 300 и 550 Вт.

Отличная находка, и ресурсы, и статистика тоже!
Самое высокое напряжение постоянного тока, когда-либо преднамеренно созданное в космосе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v