Учёные создали лабораторный прототип плазменного электрического ракетного двигателя, который может кардинально изменить правила игры в космических путешествиях. Основанный на магнитном плазменном ускорителе, этот двигатель обещает значительно сократить время межпланетных перелётов, потенциально позволяя достичь Марса всего за один-два месяца.
Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» недавно представила новый двигатель для космических аппаратов с впечатляющими характеристиками. Он значительно превосходит возможности традиционных химических ракетных двигателей, способных генерировать как минимум 6 Н тяги и обеспечивать удельный импульс не менее 100 км/с.
«Сейчас полет на Марс на обычных двигателях может занимать почти год в одну сторону, что опасно для космонавтов из-за космического излучения и воздействия радиации. Использование же плазменных двигателей может сократить миссию до 30-60 дней, то есть можно будет отправить космонавта к Марсу и обратно. 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», — объяснил Алексей Воронов, первый заместитель генерального директора по науке Института исследований Росатома.
Двигатель работает на принципиально ином подходе, чем традиционные ракеты. Младший научный сотрудник Егор Бирюлин пояснил, что плазменный ракетный двигатель представляет собой электрическую силовую установку с двумя электродами. Когда заряженные частицы движутся между ними под действием высокого напряжения, возникает электрический ток, создающий магнитное поле. Это поле выталкивает частицы из двигателя, придавая плазме направленное движение, которое создаёт тягу.
Подобный подход обеспечивает мощность около 300 кВт, что позволяет достигать беспрецедентных скоростей. В то время как традиционные двигатели имеют максимальную скорость истечения вещества около 4,5 км/с из-за условий сгорания топлива, новый плазменный двигатель разгоняет заряженные частицы — электроны и протоны — до скорости 100 км/с (62 мили/с).
Инженеры протестируют технологию на крупном экспериментальном стенде, собранном в Троицке. Главным элементом стенда является вакуумная камера диаметром четыре метра и длиной 14 метров. Росатом оснастит испытательный стенд системами высокопроизводительной вакуумной откачки и теплоотвода, что позволит учёным моделировать условия глубокого космоса.
Одним из заметных преимуществ нового двигателя является его эффективность. Бирюлин отметил, что плазму не нужно сильно нагревать, это означает, что детали и компоненты двигателя не подвергаются температурным перегрузкам. Кроме того, двигатель преобразует практически всю генерируемую электрическую энергию в движение.
Первоначальный вывод космического аппарата на орбиту всё ещё будет зависеть от традиционных ракет. Однако плазменный двигатель вступит в действие, как только аппарат достигнет заданной орбиты. В будущем эта технология может быть интегрирована в космические буксиры для перевозки грузов между планетами.
Но прежде чем радоваться, важно отметить несколько важных оговорок. Двигатель всё ещё находится на стадии прототипа, и предстоит проделать значительную работу по его развитию, прежде чем Росатом сможет использовать его в пилотируемых космических миссиях. Хотя команда утверждает, что её оценки возможностей двигателя «обоснованы» более чем 2400 часами тестирования, это может быть оптимистичным прогнозом, поскольку компания пока не тестировала двигатель в космических условиях на длительных временных интервалах.
Кроме того, потенциальное использование космических буксиров для перевозки грузов между планетами на данном этапе остаётся гипотетическим. Важно помнить, что это технология ранней стадии, и значительное сокращение времени полёта на Марс следует рассматривать как долгосрочную цель, а не как нечто, что произойдёт в ближайшее время.
Разработка плазменного двигателя является частью более широкой инициативы Росатома по продвижению технологий для исследования космоса. Компания также занимается разработкой новых ядерных энергоустановок для различных космических приложений, бортовых систем, а также автоматических систем управления и навигации для космических аппаратов.
Ещё по теме: