До Марса за месяц: в Росатоме создали прототип плазменного двигателя
Российские ученые разработали магнитоплазменный электроракетный двигатель для полетов в дальний космос и изготовили его лабораторный прототип — он будет использоваться в наземных испытаниях, а также для отработки разных режимов работы двигателя. Летный же образец, как ожидается, появится в 2030 году. Двигатель будет работать на водороде, истекающем со скоростью 100 км/с. По словам разработчиков, благодаря таким двигателям в совокупности со сверхмощными атомными энергоустановками космические корабли смогут долететь до Марса за один-два месяца, а, возможно, и покинуть Солнечную систему. Над решением задачи транспортного обеспечения будущих межпланетных миссий совместно работают ученые двух госкорпораций.
Разработка плазменного двигателя на базе магнитоплазменного ускорителя принадлежит ученым Троицкого института инновационных и термоядерных исследований госкорпорации «Росатом». Они же создали лабораторный прототип установки, на котором планируется проверить различные режимы работы двигателя в ходе наземных стендовых испытаний. Главная цель проекта — показать, что прототип может работать в импульсно-периодическом режиме.
Сейчас специалисты готовятся к проведению тестирований. Площадкой для испытаний послужит масштабный экспериментальный стенд с вакуумной камерой длиной 14 метров и диаметром четыре метра, имитирующей условия работы двигателя. Ее оснастят инновационными датчиками и системами высокопроизводительной вакуумной откачки и отведения тепла.
«Создание прототипа — один из наиболее важных этапов проекта, поскольку он определяет, будет ли в дальнейшем такой двигатель пригоден для космических “ядерных буксиров”, возможно ли будет снизить затраты на их производство в целом», — подчеркнул первый заместитель гендиректора по науке Троицкого института инновационных и термоядерных исследований Алексей Воронов.
Что же касается летного образца, то его планируют изготовить в 2030 году. Предполагается, что двигатель со скоростью истечения 100 км/с (для сравнения, в обычных жидкостных ракетных двигателях на химическом топлив максимальная скорость истечения едва превышает 4,5 км/с), что позволит космическим кораблям, оснащенным ядерной энергетической установкой не только перемещаться в межпланетном пространстве, но даже выходить за границы Солнечной системы.
Более высокие скорости обеспечивают разгоняемые электромагнитным полем заряженные протоны и электроны рабочего тела, превращенного в плазму. По словам разработчиков, средняя потребляемая мощность таких двигателей достигает 300 кВт, позволяя ускорять частицы до рекордных скорости, из-за чего рабочее тело они расходуют эффективно, сокращая потребность в нем в десятки раз. Еще одно преимущество двигателя в том, что он будет работать на водороде — самом распространенном элементе во Вселенной, что решает вопрос с пополнением его запасов.
Кроме того, установка превосходит аналоги с точки зрения нагрева плазмы — в предложенном механизме ее не нужно сильно нагревать. Как итог — детали и узлы двигателя не переживают температурных перегрузок, а электрическая энергия, которая используется для его работы, почти полностью преобразуется в движение, объяснил младший научный сотрудник института Егор Бирюлин.
Российские ученые полагают, что их разработка позволит сократить время перелета космических кораблей на Марс. При этом для вывода аппаратов на орбиту будет использоваться традиционный метод — запуск с помощью ракет-носителей, оборудованных химическими двигателями. После достижения опорной орбиты в работу вступят плазменные устройства, установленные на космическом буксире. Именно с их помощью грузы будут транспортироваться между орбитами планет Солнечной системы.
Параллельно в рамках того же проекта госкорпорации «Росатом» в Центре Келдыша (госкорпорация «Роскосмос») создали опытные образцы двигательных модулей на базе холловских и ионных двигателей мощностью до 250 кВт со скоростью истечения рабочего тела 50-100 км\сек, которые используют в качестве рабочего тела ксенон или криптон.
Ранее Илон Маск заявил, что собирается отправить к Марсу первые беспилотные космические корабли Starship уже через два года. Если все пройдет успешно, то еще через два года его компания SpaceX попробует доставить на Красную планету первый экипаж, а примерно спустя 20 лет там должен появиться самодостаточный город.
Самое популярное
