На днях в одной из статей я писал про то, что Роскосмос успешно реализует работы над одним из самых амбициозных космических проектов в истории космонавтики.
Все в этом космическом кораблей революционно. Впервые, в качестве источника энергии для космического аппарата будет использоваться ядерный реактор мегаваттного класса, а в качестве двигательной установки будут использоваться тяжелые электрические ионные двигатели.
В комментариях многие читатели спрашивают, мол как же космический двигатель может работать на электричестве и создавать реактивную тягу в вакууме?
Все просто, никакого нарушения физики или магии.
В качестве рабочего тела выступает газ, обычно это аргон или водород. Под действием электростатического поля, газ ионизируется и благодаря высокому отношению заряда к массе, его ионы разгоняются и создают тягу.
Но раз нам все равно необходимо использовать газ в качестве рабочего тела, то для чего тогда нужны эти сложности?
Секрет заключается в очень большом удельном импульсе. Гипотетически такой двигатель способен разогнать корабль до 210 км/c тогда, как максимальная скорость рабочего тела химических двигателях обычных ракет не превышает 5 км/c., что означет, что использование таких двигателей дает почти 100 кратное преимущество в скорости.
что использование таких двигателей дает почти 100 кратное преимущество в скорости. ., что значит что использование таких двигателей дает почти 100 кратное преимущество в скорости.
При этом, в отличие от химического двигателя, электрический расходует рабочее тело/топливо крайне экономно. Например, американский DAWN потратил всего 410 кг. аргона, чтобы достичь скорости в ~ 40 000 км/ч. При этом, двигатель дает тягу очень равномерно, разгоняя аппарат на всей траектории полета.
И вот тут кроется самый интересный вопрос, если такие двигатели уже созданы, то в чем же инновации?
Дело в том, что все ранее испытанные и реализованные двигатели использовались на малых аппаратах и имели малый объем. Питались они либо за счет РИТЭГов, либо за счет солнечных панелей, т.е. тех источников питания, которые не могут дать много энергии, а следовательно и размеры таких движков были невелики.
Поскольку Роскосмос сообщает о расчетной массе нового комического корабля в районе 30 тонн, то и двигатели ему требуются тоже очень большие.
С этой целью были разработаны тяжелые ионные двигатели, аналогов, которых ранее не было.
Судите сами, если исследовательский аппарат NASA "DAWN" оснащен двигателями с 19-92 мН тяги, то отечественный ИД-500 имеет тягу 375—750 мН, а в перспективной модификации новое поколение двигателя ВЧИД-45 будет развивать тягу в 1,8Н, что позволит успешно реализовывать проекты по колонизации дальнего космоса и Марса. Мощность ядерного реактора позволит установить не менее 30 таких двигателей на одном кораблей.
Создать такой двигатель оказалось не просто. Дело в том, что с масштабированием такого устройства и увеличением тяги, существенно возрастает износ ионной оптики и многократное увеличение расхода рабочего тела. Все эти проблемы и удалось решить нашим ученым.
Как отметил один из читателей, все это больше похоже на строчки из научной фантастике, однако это правда, двигатели существуют, реактор испытан, программа приоритетна и возможно, что в ближайшие 10-15 лет, Россия снова проложит дорогу для всего мира к дальнему освоению космоса.
Что почитать:
Дорогие друзья, нам очень важна ваша поддержка- подписывайтесь на канал, ставьте палец вверх. Вам не сложно, а нам приятно.