В России сделают плазменный ракетный двигатель для освоения дальнего космоса
Научно-технический совет НПО «Энергомаш» совместно с НИЦ «Курчатовский институт» решили подать заявку в Фонд перспективных исследований на реализацию проекта безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД). Уже определены состав работ по созданию лабораторного образца.
Плазменный двигатель — электрический ракетный двигатель (ЭРД), рабочее тело которого приобретает ускорение, находясь в состоянии плазмы. Идею двигателей такого типа предложил российский физик Алексей Иванович Морозов в 60-е годы. Сейчас они используются, преимущественно, для поддержания точек стояния геостанционарных спутников связи.
Плазменный двигатель от «Энергомаша» мощностью более 100 кВт подойдёт не только для геостационарных спутников, но и для дальних межзвёздных перелётов.
В последние годы разработки различных видов плазменных двигателей нового поколения начались в разных странах, в том числе совместный проект геликонного плазменного двигателя в Европейском космическом агентстве, Иранском космическом агентстве и Австралийском национальном университете. Американская Ad Astra Rocket Company с канадской Nautel испытывают 200-киловаттный плазменный двигатель VASIMR.
«Многочисленные варианты уже существующих ЭРД доказали свои положительные качества: высокий импульс (скорость истечения рабочего вещества) и малый массовый расход рабочего тела, что позволяет космическим аппаратам совершать полёты на большие расстояния, — сказано в сообщении «Роскосмоса». — Однако имеющиеся недостатки ЭРД — малая тяга — накладывают определённые ограничения использования подобных двигательных установок — полёты на большие расстояния длятся очень долго. Сегодня ЭРД используются в качестве двигателей для корректировки орбит и ориентации небольших космических аппаратов. Обычно мощность таких двигателей не превышает нескольких десятков киловатт, обеспечиваемых на околоземных орбитах солнечными батареями».
Российский двигатель будет во многих отношениях уникальным.
Рассматриваемый в настоящее время вариант безэлектродного плазменного ракетного двигателя является новым поколением ЭРД. Он обладает высокой энергетической эффективностью, возможностью использовать в качестве рабочего тела практически любое вещество, способен изменять величину удельного импульса, а максимальная мощность двигателя ограничивается практически только мощностью питания высокочастотного генератора. Также двигатель такого типа потенциально может иметь большой ресурс работы, поскольку снимаются все ограничения, связанные с воздействием энергонасыщенного рабочего вещества с элементами конструкции.
Реализация идей, заложенных в предлагаемую разработку, стала возможной благодаря прогрессу в исследовании плазменных процессов термоядерного синтеза, в развитии технологии высокотемпературных сверхпроводников и современной элементной базы высокочастотных генераторов. При создании такого двигателя разработчикам придется решить вопросы оптимизации плазменных процессов, разработки высокочастотного генератора, криогенных магнитных систем, а также систем питания и управления БПРД. Обеспечение решения этих задач потребует создания экспериментальной и испытательной стендовой базы.
Курчатовский институт ведёт разработку плазменных двигателей несколько десятилетий. В свою очередь, АО «Конструкторское бюро химавтоматики» начало заниматься ЭРД с 2010 года и уже изготовило демонстрационный образец магнитоплазмодинамического двигателя мощностью до 10 кВт, а также высокочастотный ионный двигатель мощностью 300 Вт.
