Главная Наука и исследования Публикации Публикации Двигатель для дальнего космоса

Двигатель для дальнего космоса

Несмотря на непрерывное развитие технологий, маршевым двигателем для выведения космических аппаратов на орбиту остаются химические двигатели. Но с их помощью можно добраться только до ближайших планет Солнечной системы – Венеры и Марса – затратив огромное количество времени и топлива для маневрирования. Даже для исследования нашей Галактики такие двигатели не подходят. Впрочем, есть другой путь.

В декабре 2015 года АО «КБХА» успешно провело испытания ионного двигателя, работающего за счет реактивной струи ионизированного газа, разгоняемого в электромагнитном поле. Такая силовая установка имеет малую тягу, но длительный ресурс работы, что делает ее эффективной в дальних космических перелетах.

Разработка велась совместно с Московским авиационным институтом, и для КБХА стала во многом новой: предприятие имело лишь небольшой задел по электроракетным двигателям магнитоплазмодинамического типа.

Справка: Ионный двигатель представляет собой электроракетный двигатель, принцип работы которого – в создании реактивной тяги на базе ионизированного инертного газа (аргон, ксенон и т.п), разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле. Технические характеристики ионного двигателя: потребляемая мощность до 35 кВт, скорость истечения ионов 20-100 км/с, тяга до 800 мН, КПД 60—80 %, время непрерывной работы более трёх лет.

В современном мире эксплуатируются ионные двигатели ИД трех типов: с разрядом постоянного тока мощностью 450-3500 Вт (XIPS-13 и NSTAR, США; Т-5 Великобритания), с высокочастотным (радиочастотным) разрядом (RIT-10, Германия) и со сверхвысокочастотным разрядом мощностью до 750 Вт (μ-10, Япония).

Специалисты АО «КБХА» пошли по пути создания высокочастотных ионных двигателей, в которых используется безэлектродный индуктивный разряд, поскольку эта технология обладает рядом преимуществ. По сравнению с двигателями постоянного тока, высокочастотные двигатели не требуют разработки такого критического элемента конструкции как катод, располагаемый внутри газоразрядной камеры и использования внешнего магнитного поля и магнитных систем.

Не требуют высокочастотные двигатели и использования магнитных систем с высокой индукцией магнитного поля (свыше 0,08 Тл) и волноводов, которые необходимы в сверхвысокочастотных ионных двигательных установках.

Представители МАИ провели ряд работ, направленных на выбор геометрических параметров двигателя для достижения требуемых характеристик двигателя, разработали и провели испытания лабораторного и экспериментального образцов двигателей. После определения габаритов двигателя они передали разработанную конструкцию в АО «КБХА».

В результате был создан и успешно испытан опытный образец высокочастотного ракетного двигателя мощностью около 300 Вт с тягой 8мН, удельным импульсом в 3700 с (характеристики с учетом испытаний) и массой установки 8 кг. Скачать PDF можно тут (29 КБ, doc)