Освоение космоса сегодня — это не только фундаментальные исследования, но и ключевые технологии для жизни на Земле: от спутниковой связи и навигации до мониторинга климата и безопасности. Будущее человечества тесно связано с развитием космических программ, и именно электроракетные двигатели (ЭРД) становятся основой новой космической эры. Они позволяют значительно увеличить срок службы спутников, сократить стоимость выведения аппаратов на орбиту и открывают путь к освоению дальнего космоса. В этой области российская научная школа по праву занимает лидирующие позиции в мире, и особую роль здесь играют разработки Московского авиационного института.
Формула успеха – какая она?
Разработки МАИ в области электроракетных двигателей давно стали эталоном для мировой космической отрасли. Уникальность подхода университета заключается в комплексности исследований. Как подчёркивает замдиректора Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики (НИИ ПМЭ) Московского авиационного института Александр Богатый, это редкий случай, когда три различных направления работ ведутся на базе одного учреждения и в непосредственной коллаборации специалистов. Именно это позволяет создавать двигатели, не имеющие аналогов в мире.
Так, в частности, специалисты одновременно работают над исследованием самих двигателей, баллистическими расчётами и обеспечением электромагнитной совместимости.
— Такой подход позволяет не просто создавать двигатели, а заранее понимать потребности заказчиков – часто ещё даже до того, как заказчик сформулирует для себя требования, — добавил Александр Богатый.
История успехов МАИ в области электроракетных двигателей насчитывает десятилетия. При участии учёных МАИ ОКБ «Факел» осваивало производство стационарных плазменных двигателей, инжекторы плазмы, созданные в институте, эксплуатировались на станции «Мир» более 15 лет. Импульсный плазменный двигатель был установлен на космический аппарат «МКА-ФКИ-ПН2», созданный НПО им. Лавочкина. А совсем недавно, 28 октября, на Международную космическую станцию был установлен уникальный плазменный инжектор — в космосе он будет решать важнейшие задачи, помогая учёным исследовать ионосферу Земли, анализировать влияние космической среды на работу бортовых систем МКС, испытывать в реальных условиях перспективные технологии плазменных двигателей для малых спутников.
От научной школы к орбитальным группировкам
Ещё одним из последних успехов стало успешное выведение на орбиту четырёх космических аппаратов «Ионосфера-М», разработки АО «Корпорация «ВНИИЭМ», оснащённых двигательными установками с абляционными импульсными плазменными двигателями (АИПД) производства АО «НИИЭМ», в основе которых лежит разработка учёных Московского авиационного института.
— Это первая в мире группировка космических аппаратов, в которой используются маршевые двигательные установки на базе абляционного импульсного плазменного двигателя (АИПД). Это яркий пример успешной кооперации вузовской науки и промышленности. По заказу МАИ АО «АВЭКС» создало надёжную и эффективную систему электропитания и управления для АИПД. Разработка и запатентованное изобретение НИИ ПМЭ МАИ были воплощены в двигательных установках производства АО «НИИЭМ» — подчеркнул Александр Богатый.
По его оценке, зарубежные разработчики в области АИПД отстают от российских технологий примерно на 10-15 лет.
Особое место в разработках МАИ занимают двигатели на эффекте Холла — это такой тип электроракетных двигателей, где ускорение ионизированного газа происходит в скрещенных электрическом и магнитном полях.
— При участии учёных МАИ ставились на серийное производство холловские двигатели первого поколения, или, как у нас они называются, СПД — стационарные плазменные двигатели, — уточнил эксперт.
Именно эти двигатели серий СПД-70, СПД-100 и СПД-140 сегодня составляют основу российской программы электроракетных двигателей.
Сегодня в разработке НИИ ПМЭ МАИ — перспективные проекты нового поколения. В частности, был создан лётный образец двигателя для кубсатов, запуск которого запланирован на конец 2025 года. Ведутся работы и над холловским двигателем второго поколения, работающем на криптоне, — с нулевым износом разрядного канала, который создаётся совместно с индустриальным партнёром ООО «Орбитек». Он предназначен для использования в многоспутниковых группировках.
— МАИ по праву может гордиться своим вкладом в развитие направления электрических ракетных двигателей в нашей стране, — заметил Александр Богатый.
Именно ЭРД, как подчёркивает эксперт, являются критической технологией для создания многоспутниковых группировок и освоения дальнего космоса, что подтверждает мировое значение разработок Московского авиационного института.