Перспективы ионных двигателей

На одном форуме зашел спор о том, имеют ли ионные двигатели перспективы для роста своей эффективности в плане увеличения силы тяги, чтобы они годились для тяжелых пилотируемых полетов к планетам Солнечной системы. Посоветовали обратиться сюда за консультацией. Что думаете?

Успешные испытания ионного двигателя

На испытательном комплексе Конструкторского бюро химавтоматики (г. Воронеж) успешно завершена серия первых огневых испытаний высокочастотного ионного электроракетного двигателя. Этот двигатель – совместная разработка КБХА и Московского авиационного института (МАИ). Испытания успешно проведены на специальном вакуумном стенде и подтвердили соответствие параметров двигателя характеристикам, заложенным в техническом задании.

Работы с двигателем продолжаются: запланировано проведение серии новых огневых испытаний для наработки ресурса и проверки стабильности подтвержденных характеристик при длительной эксплуатации.

Создание электроракетных двигателей было начато на предприятии в 2012 году. К разработке ионного электроракетного двигателя коллектив приступил после того, как КБХА выиграло в 2013 году конкурс Министерства образования и науки РФ на получение субсидий для реализации комплексных проектов по организации высокотехнологичного производства. Предприятие вошло в число победителей с проектом «Создание высокотехнологичной производственно-испытательной базы для разработки, стендовой отработки и промышленного производства электроракетных двигателей нового поколения». Цель государственной поддержки также – развитие кооперации производственных предприятий, российских высших учебных заведений и государственных научных учреждений, именно поэтому у каждого избранного проекта два исполнителя: в частности, творческим партнером КБХА стал НИИ прикладной механики и электродинамики МАИ.

В отличие от жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), разработкой которых специалисты КБХА занимаются уже более полувека, электроракетные двигатели в последние годы стали новым направлением работ на предприятии. Предназначенные для использования в составе космических аппаратов, они могут способствовать решению широкого круга задач: коррекции и стабилизации рабочей орбиты спутников, их выводу с низких на высокие орбиты, а также осуществлению полетов в дальний космос.

ионный двигатель (ИД) ВЧИД-45 с ионизатором диаметром 48.6 см номинальной мощностью 35 кВт, тягой 760 мН и удельным импульсом 7000 с.

на нем будут строить вот такие кораблики

а нет возможности сбрасывать тепло через те же двигатели?

В Китае без особого афиширования проходят тестирования ионных двигателей, предназначенных для установки на космические аппараты. Так, например, опытный образец мощностью 50 кВт под названием НЕТ-3000 успешно проработал на своей номинальной мощности свыше 11 месяцев, таким образом, обещая заложить фундамент для дальнейших пилотируемых миссий на Марс и даже отправки миссий в дальний космос.

Следует отметить, что строящаяся в рамках национального проекта Поднебесной орбитальная станция Тянгун будет корректировать свою орбиту и удерживаться в заданном коридоре за счет работы четырех ионных двигателей на эффекте Холла (двигатель LHT-100 с тягой 80 мН).

И по заявлениям китайских специалистов, полный отказ от химических двигателей даст возможность существенно сократить потребность в топливе и даже сделать полеты, например, на Марс гораздо более скоростными.

Так по расчетам полет на красную планету займет всего 39 дней при использовании ионного двигателя мощностью в 200 МВт и при этом на такой полет потребуется существенно меньше топлива, что позволит увеличить полезную нагрузку космического корабля.

Например, на годичное обслуживание китайской орбитальной станции Тянгун будет необходимо всего 400 кг топлива, а вот для поддержания орбиты МКС каждый год нужно примерно 4 тонны химического топлива.

Работой над новыми ионными двигателями в Китае занимаются сотрудники закрытого института в Шанхае. Для осуществления полетов как в дальний космос, так и для налаживания транспортной линии Земля-Луна-Марс ученые трудятся над перспективными ионными движителями, использующими эффект Холла мощностью от 5 МВт до 500 МВт.

Так перед инженерами поставлена достаточно трудная задача - создать такую силовую установку, которая бы выдерживала воздействие сильного ионного ветра. Для этих целей ведутся работы по созданию специальных керамических покрытий и силовых магнитных экранов.

В результате уже проделанной работы функционирование в тестовом режиме двигателя НЕТ-3000 в течение 8 240 часов показало, что новые двигатели уже способны гарантировать порядка 15 лет эксплуатации, а этого вполне достаточно для дальних полетов в космос.