Плазменный ракетный двигатель

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.

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, их приходиться поднимать.

Кстати, впервые в истории электроракетный двигатель в космосе был применен на советской межпланетной станции «Зонд-2». Ее запустили к Марсу 30 ноября 1964 года. На зонде стояла экспериментальная система ориентации на основе плазменных двигателей, и она отработала идеально.

Преимущества плазменных двигателей перед традиционными химическими были ясны конструкторам еще 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 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».