Учёные из Троицка сообщили о разработке прототипа ракетного двигателя, в котором используется инновационный магнитоплазменный ускоритель. Он будет разгонять заряженные частицы до скорости 100 километров в секунду, что в 20 раз больше той, что дают химические двигатели.
Это существенно сократит длительность межпланетных перелётов. Дорога до Марса займёт не девять месяцев, как было бы на обычном двигателе, а всего два.
СССР и здесь был первым
В плазменных ракетных двигателях плазма ускоряется вдоль электродов за счёт взаимодействия протекающего через неё тока с магнитным полем. На электроды подают высокое напряжение, ток создаёт магнитное поле, которое выталкивает заряженные частицы из двигателя. Так возникает тяга.
В качестве рабочего тела в плазменных ракетных двигателях обычно используют ионизированный инертный газ — ксенон или криптон. Именно он превращается в плазму под действием напряжения.
Такие двигатели давно применяют на космических аппаратах. Вырывающиеся из них струи газа создают вращающий момент, что помогает удерживать правильную ориентацию. Например, направлять антенны спутника на Землю, а солнечные батареи — на Солнце. Также с их помощью корректируют орбиты космических аппаратов, ведь они постоянно снижаются и их приходиться поднимать.
Кстати, впервые в истории электроракетный двигатель в космосе был применен на советской межпланетной станции «Зонд-2». Её запустили к Марсу 30 ноября 1964 года. На зонде стояла экспериментальная система ориентации на основе плазменных двигателей, и она отработала идеально.
Главное новшество — водород
О новой разработке российских учёных сообщило издание «Страна Росатом». Лабораторный прототип установки создан в ведомственном институте ТРИНИТИ, который находится в Троицке. Сейчас строится большой экспериментальный стенд. Он будет включать в себя 150 кубометровую вакуумную камеру, имитирующую условия космического пространства. А лётный образец агрегата, согласно плану, появится в 2030 году.
Как говорят учёные, им пришлось долго экспериментировать с электродами, чтобы повысить их ресурс. В результате была найдена оптимальная геометрия. Но главное новшество — водород в качестве рабочего тела. Его преимущество, по их словам, в том, что атомы этого газа лёгкие и обладают высокой скоростью истечения. Кроме того, это самый распространённый элемент во Вселенной, что при межпланетных перелётах позволит пополнять его запасы. А источником электроэнергии для плазменного двигателя станет ядерная установка.
«Зачастую то, что создают ученые, опережает время, — рассказал изданию „Страна Росатом“ первый заместитель генерального директора ТРИНИТИ по науке Алексей Воронов. — Может оказаться, что для двигателя такой мощности пока нет задачи в космосе. Но полагаю, подобная миссия — вопрос ближайшего будущего. Человечество грезит пилотируемой экспедицией на Марс. Проблема в том, что на химическом двигателе полёт займёт 500 дней. У электрического предел скорости выше, космический аппарат можно разогнать до существенно большей скорости и долететь дней за шестьдесят».
«Возможно, мы не знаем какого-то секрета?»
Преимущества плазменных двигателей перед традиционными химическими были ясны конструкторам ещё на заре космической эры. Они позволяют уменьшить массу аппарата, значительно продлить срок его жизни, увеличить полезную нагрузку. Главный их недостаток — слабая тяга.
Неудивительно, что Советский Союз, первым использовавший плазменные двигатели в космосе, продолжал это делать и дальше. А в 1990-е они стали доступны на международном рынке, где произвели фурор. В наше время их устанавливают, в том числе на спутниках Starlink, обеспечивающих высокоскоростной доступ в интернет. Как уже отмечено, эти двигатели позволяют корректировать орбиты космических аппаратов.
«В электроракетных двигателях на спутниках Илона Маска используется криптон, а российские двигатели работают на ксеноне, хотя большой разницы нет, — отметил в беседе с aif.ru ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН, доктор физико-математических наук Натан Эйсмонт. — Когда-то Советский Союз был впереди всех, опережая другие космические державы в производстве электроракетных двигателей примерно на 30 лет. Поэтому спутниковую группировку, подобную Starlink, мы тоже могли бы создать раньше американцев, если бы вовремя почувствовали эту перспективу.
В России и сейчас серийно выпускают электроракетные двигатели и разрабатывают новые. Традиционно в плазменных (или ионных) ракетных двигателях применяется ксенон или тот же криптон, как на аппаратах Илона Маска. Этот газ легко ионизировать, а затем разогнать электрическим полем до высокой скорости, вплоть до 70 километров в секунду в последних версиях.
А вот водород ионизировать так легко не получается. Поэтому не совсем понятно существо физических процессов, которые позволят добиться тех характеристик, что заявлены разработчиками нового двигателя. Возможно, мы не знаем какого-то секрета, который им известен и который они используют».
Оцените материал
| Самые интересные статьи – быстро и бесплатно |
По материалам: АиФ
Leave feedback about this