Готовятся испытания новой системы электрической двигательной установки для космических кораблей

Электрические системы реактивной тяги (electric propulsion, EP) широко используются на космических аппаратах и успешно конкурируют с реактивными двигателями, использующими химическую энергию. Но до сих пор стоимость использования EP-систем чрезвычайно высока. Команда ученых из Института физики плазмы (Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion) в Варшаве заявили о том, что ими была разработана схема электрической двигательной установки для космических аппаратов, которая позволит резко сократить расходы за счет использования нового вида реактивного топлива.

Системы EP используются для реализации систем ориентации в пространстве, для двигателей, поддерживающих космические аппараты на заданной орбите и в некоторых случаях – в качестве основной двигательной системы космических кораблей, а основным рабочим веществом современных EP-двигатей является ксенон.

Команда из Вашавы создала двигатель на основе эффекта Холла, способный работать, используя в качестве топлива криптон, намного более распространенный и более дешевый инертный газ.

Реактивные двигатели, использующие химическую энергию, незаменимы в случае вывода в космос полезных грузов. Тяга, создаваемая такими двигателями в результате сгорания топлива, весьма велика, но время работы таких двигателей ограничено по времени секундами и минутами. В открытом космосе, где нет гравитации и воздуха, сопротивление которого требуется преодолевать, технологии двигателей, обеспечивающих намного меньшую тягу, но работающих в течение многих месяцев и лет, имеют большее преимущество, чем обычные реактивные двигатели.

Реактивные двигатели на основе эффекта Холла преобразуют топливо, в качестве которого выступает инертный газ, в плазму. Полученная плазма разгоняется до высокой скорости за счет электрического поля, обычно получаемой за счет энергии от солнечных батарей, и выбрасывается из двигателя наружу. Это позволяет получить небольшую тягу, но в течение весьма длительного времени.

Ксенон, используемы обычно в качестве топлива для ионных двигателей, весьма редок и поэтому дорог.

Использование криптона позволяет снизить затраты на эксплуатирование двигателей в десятки раз. Помимо этого, за счет того, что атомы криптона меньше атомов ксенона, на процесс ионизации газа, т.е. получении плазмы, требуется меньшая энергия.

Прототип нового двигателя является достаточно компактным устройством, он весит всего 5 килограмм и преобразует в тягу мощность, равную 500 Ваттам. В качестве примера для сравнения можно привести, что лунный зонд SMART-1 был оснащен ксеноновым двигателем, мощностью два киловатта, чего хватило на разгон космического аппарата до скорости 3.6 км/с.

В настоящее время польские исследователи проверяют работоспособность нового двигателя в условиях вакуума. Если все испытания пройдут успешно, то последует дальнейшая оптимизация конструкции двигателя, увеличение его характеристик, после чего такой двигатель может быть успешно применен в качестве основного двигателя малых космических аппаратов.

Данные проект реализуется в рамках второго этапа плана PECS (Plan for European Cooperating State).

Руководство Европейского космического агентства, рассмотрев предварительные результаты по данному проекту, вынесло решение о его предоставлении в качестве кандидата на финансирование. Если проекту будет выделена необходимая сумма, то вероятно в скором времени космические аппараты смогут получить двигатели нового типа.

Источник(и):

1. TgDaily

2. DailyTechInfo