Введение
Электроракетные двигатели были придуманы еще Константином Циолковским. Их первые рабочие образцы были практически применены еще в 60гг. XX века. В них рабочее тело с помощью электричества превращается в горячую плазму. В отличие от жидкостных, где происходит реакция горения между топливом и окислителем. Но их использование пока ограниченно как маневренных двигателях на спутниках и как маршевых при межпланетных перелетах. Это легко объяснимо. Такой двигатель имеет ряд плюсов перед жидкостным. Он не требует запаса окислителя. У него высокая скорость истечения рабочего тела. Таким образом при небольшом весе и самого двигателя, и рабочего тела он может длительно работать. Но их максимально возможная тяга на данный момент меньше, чем у жидкостных. Для преодоления этого недостатка нужны либо мощные источники энергии, либо резкое сокращение тепловых и прочих потерь в электрической части двигателя. Такими мощными источниками энергии могут служить атомные энергетические установки. Но с ними тоже есть свои сложности и нюансы. Поэтому путь уменьшения электрических потерь очень перспективен. Тем более, что он не противоречит и установке мощных источников энергии. По такому пути пошла российская компания "СуперОкс". Изначально ее специализация была сверхпроводники. Именно они позволяют уменьшить потери на сопротивления в электрических устройствах. В итоге в марте 2021года она объявила о создание собственного электроракетного двигателя невиданного доселе КПД в 54%. Это достигнуто благодаря использованию технологий сверхпроводимости. Таким образом может быть резко повышена мощность электроракетного двигателя.
Описание
Созданный «СуперОкс» двигатель относится к сильноточному (магнитоплазменному) ракетному двигателю. Еще точнее к магнитоплазмодинамическому по определению самой компании. Сильноточные двигатели могут в теории давать высокий импульс и скорость истечения рабочего тела в 110000 м/с и даже больше. Таким образом сильноточные двигатели потенциально превосходят химические ракетные двигателя по этому показателю в 25 раз. Так же сильноточные двигатели имеют потенциал к достижению уровня тяги до 200 ньютонов. Это на уровне большинства химических ракетных двигателей. Именно по этому показателю электродвигатели всех разновидностей уступают обычно традиционным химическим ракетным двигателем. Что ограничивает использование электродвигателей территориями за пределами земного притяжения.
Главным недостатком конструкции таких двигателей является большой вес электромагнитов. В таких двигателях работа основывается на силе Лоренца и, следовательно, электромагнит ключевой элемент конструкции. При увеличении мощности такого двигателя требуется электромагнит большой мощности и, следовательно, при существующих технологиях, и веса. Одним из путей решения является использования сверхпроводников 2G HTS (второе поколения высокотемпературных сверхпроводников). Они позволят создать магнитные поля мощностью до 1 Тесла без последствий в виде больших размера и веса магнита.
В настоящее время "СуперОкс" построило тестовую установку для проверки этой возможности. Пробные запуски показали по уверениям фирмы работоспособность данной концепции. Как и возможность создания двигателя с магнитным полем индукцией 1 Тесла. В качестве рабочего веществ можно использовать: аргон, криптон или же ксенон.
Заключение
Если "СуперОкс" не ошибается в своих выводах, то данная ее разработка имеет большое значения для развития космонавтики в ближайшее время. Именно такие двигатели способны облегчить наше проникновения на Луну и более дальние тела Солнечной системы. Особенно интересно использование электроракетных двигателей для космических буксиров. Этот новый класс космической техники предназначен специально для полетов к телам Солнечной системы. Их разработка особенно активно занимаются мы в России и в США.
Источники:
https://principraboty.ru/elektroraketnyy-dvigatel-princip-raboty/,
https://www.superox.ru/news/fevral-2021/superoks-opublikoval-detali-svoego-kosmicheskogo-proekta1/,
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1686/1/012023/pdf,
