NASA и компания Aerojet Rocketdyne успешно завершили квалификационные испытания мощной двигательной установки для Gateway – будущей лунной орбитальной станции. Этот 12-киловаттный ракетный двигатель Холла практически в три раза превышает мощность предыдущей установки того же класса (4,5 кВт). Для миссии агентства «Артемида», которое ведет подготовку полетов человека на Марс, маленькая космическая лунная станция имеет решающее значение для будущих исследовательских и научных миссий как на Луне, так и за ее пределами.
Промежуточная станция
В ионных двигателях AEPS (усовершенствованная электрическая двигательная система) тягу создает ионный газ, подающийся из сопла на высоких скоростях. Три таких агрегата установят на двигательном и силовом элементе основного компонента Gateway. Это обеспечит его электроэнергией и высокоскоростной связью, что в свою очередь позволит занять устойчивую позицию на лунной орбите. Позже смонтируют модуль, на котором их выведут в космос. Сделает это ракета Falcon Heavy компании SpaceX. Озвученная дата, когда это свершится, – ноябрь 2025 года.
Когда двигательная система состыкуется со станцией, основным источником ее энергии станут солнечные панели, производящие в начале эксплуатации 60 кВт. В экономичности ионных двигателей и есть главное их преимущество. Рабочего тела в две тонны жидкого ксенона хватит на 15 лет непрерывной работы станции.
Но так как она рассчитана на больший срок эксплуатации, то NASA заказала у немецкой OHB разработку системы ксеноновой дозаправки Xenon Transfer System (XTS). В будущем базовой деятельностью станции может стать именно дозаправка, поскольку, вероятнее всего, ее будут использовать как промежуточный пункт марсианских миссий.
Быстрая доставка
Сейчас AEPS находится в Кливлендском Исследовательском центре Гленна NASA внутри специальной вакуумной камеры, в которой агрегат и проходил проверку. Ионизированный газ ксенон, светясь синим шлейфом, выбрасывается непрерывным потоком. Этот процесс создает низкую и высокоэффективную тягу.
Такие электрические двигательные системы способны разогнать космический корабль до огромных скоростей. Это способствует существенной экономии топлива для химических двигательных установок. Таким образом, электроагрегат наиболее оптимален для проведения научных миссий и исследования Вселенной. По мнению NASA, двигатели нового поколения сделают так, что дальние полеты по Солнечной системе будут совершаться в более короткие временные отрезки.
По словам Рохит Шастри, ведущего инженера AEPS, «будет необычайно интересно посмотреть, какие задачи в конечном итоге позволит выполнять эта технология».
Сертификация
В следующем году в Исследовательский центр доставят и второй двигатель, который пройдет более «реалистичные» испытания. На нем, например, отработают режимы тяги, равные выводу на лунную орбиту массивной космической станции. Это огневое тестирование будет вестись непрерывно на протяжении четырех лет (23 тысяч часов). Благодаря этому будет установлено, насколько двигатель устойчив к длительным нагрузкам.
Единственным минусом ионного двигателя является его собственный медленный разгон и слабая тяга (чего нельзя сказать о ядерных двигателях). Однако на ограниченных запасах ксенона он может работать непрерывно годами. Таким образом, до появления атомных ракетных двигателей это наиболее эффективный и экономичный способ углубиться в Солнечную систему. Дальше двигателю AEPS в рамках проекта «Солнечная электрическая двигательная установка» предстоит получить сертификацию для полета.
Российские мегаватты
Справедливости ради стоит отметить, что американский электроракетный двигатель далеко не самый мощный в мире. Еще в далеком 2014 году были завершены испытания российского ионного двигателя ИД-500, мощность которого может доходить до 35 кВт. Над созданием такого агрегата трудились лучшие умы в нескольких странах в середины прошлого века. Наибольших успехов добились Соединенный Штаты и Советский Союз. Но инженеры США не смогли решить проблему с системой охлаждения и свернули проект.
Отечественные же конструкторы почти закончили разработку уже к концу 80-х. Если бы не развал Союза, то ионный двигатель мог бы уже вовсю применять в космической отрасли страны. К завершению процесса создания ИД-500 вернулись лишь в 2010- по поручению главы государства. И это еще не все, чем может ответить российское двигателестроение американским коллегам. Это ядерная энергодвигательная установка, мощность которой уже относится к мегаваттному классу.
Геликонный ответ
В ЯЭДУ небольшой ядерный реактор вырабатывает теплоэнергию, которая затем преобразуется в электрическую, необходимую для питания ионных двигателей и оборудования космического корабля. Такую установку вместе ИД-500 планируют использовать в комплексе «Нуклон» для космического буксира «Зевс». Первый полет «Зевса» должен состояться уже в 2030 году. И третий аргумент в пользу отечественных инженеров – геликонный плазменный ракетный двигатель.
В конце прошлого года разработчик в лице Ракетно-космической корпорации «Энергия» получил патент на перспективный агрегат. По-другому его еще называют магнитоплазменный безэлектродный двигатель с циклотронным ускорением плазмы в осевом магнитном поле. Отсутствие электродов и подвижных частей в конструкции установки делает данный двигатель практически вечным, так как он в процессе эксплуатации сможет получать так называемое рабочее тело (коим может являться и азот) прямо в космосе. Мощность геликонной установки достигает 100 кВт.
Безусловно, мы впереди планеты всей, только вот финансирование как всегда подводит, чтобы все передовые разработки получали зеленый свет своевременно.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
