Наша разработчики создали прототип электрореактивной ракетной установки, которая в тысячи раз мощнее американского аналога


Ученые Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», входит в госкорпорацию «Росатом») создали лабораторный прототип плазменного электрореактивного ракетного двигателя на базе магнитно-плазменного ускорителя с повышенными параметрами тяги (не менее 6 Н) и удельного импульса (не менее 100 км/с).

«Сейчас полет на Марс на обычных двигателях может занимать почти год в одну сторону, что опасно для космонавтов из-за космического излучения и воздействия радиации. Использование же плазменных двигателей может сократить миссию до 30−60 дней, то есть можно будет отправить космонавта к Марсу и обратно.

Создание прототипа — один из наиболее важных этапов проекта, поскольку он определяет, будет ли в дальнейшем такой двигатель пригоден для космических «ядерных буксиров», возможно ли будет снизить затраты на их производство в целом", — рассказал врио генерального директора АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» Алексей Воронов.

Напомним, в 2021 году путь американского «Персеверанса» к Марсу занял более 7 месяцев, причем в условиях максимального сближения Красной планеты с Землей.

В Штатах назвали этот полет потрясающим, что отчасти справедливо. Однако Брианна Клементс, топ-менеджер компании Howe Industries (Скоттсдейл, штат Аризона), одного из ведущих подрядчиков НАСА, пролила свет на разочарование среди лидеров космической программы США.

Они назвали длительность полета неразумной и пришли к выводу, что освоение Марса вообще невозможно без силовой ионной или плазменной установок, обеспечивающей более высокую тягу и удельный импульс, чем нынешние химические ускорители, в том числе и жидкостный ракетный двигатель Raptor 2, созданный компанией SpaceX.

В НАСА было отдельно заявлено, что в настоящее время таких технологий не существует. Речь идет о «камнепаде» в огород Илона Маска, который носится с идеей путешествия на Марс — естественно, за деньги американских налогоплательщиков.

Да, в космосе используется целый ряд ионных двигателей (ИД), самый крутой из которых — американский NEXT, обеспечивающий при мощности 6,9 кВт тягу 234 миллиньютонов (0,00234 Н, то есть в 2564 раза слабее силовой установки ТРИНИТИ), которых, кстати, на земле хватит для того, чтобы приподнять 3 тонких бумажных листа.

Он использовался в миссии «Дротик» для оценки того, насколько космический аппарат может отклонить астероид за счёт передачи импульса при лобовом столкновении с астероидом.

Здесь нужно сказать еще об одной фундаментальной проблеме, являющейся фактически непреодолимой преградой в освоении дальнего космоса с помощью ИД. Тупо нарастить тягу простым масштабированием ИД не получится. Мало того, что скачкообразно возрастет скорость эрозии, так еще потребуются совершенно другие по объемам НИОКР.

Иначе говоря, сделав, к примеру, удачный ионный двигатель с мощностью до 7 кВт, не удастся за счет прежних решений поднять его мощность, скажем, до 70 кВт. Это все равно, что увеличить, например, комара до человеческих размеров, после чего, как показывают расчеты, насекомое уже не взлетит. Здесь то же самое: одинаковый по конструктиву, но более крупный по габаритам двигатель может толкать только себя, но не космический аппарат. И что важно — не долго.

Преодолеть этот фундаментальный барьер можно с переходом от ИД к плазменным движкам. Кстати, среди экспертов по так называемым электрическим космическим силовым установкам давно уже бытует мнение, что американцы любят разрабатывать «реальные» ионные, а русские — «утопические» плазменные движки. Между ними основное различие заключается в плотности и природе выбрасываемого рабочего вещества.

Ионные двигатели ориентированы на ускорение дискретных высокоскоростных ионов, в то время как плазменные двигатели работают с более плотным коллективным потоком плазмы, что позволяет создавать различные конфигурации и потенциально более высокие уровни тяги.

В целом, плазменный двигатель — это более широкая категория нехимических силовых установок, при этом ионный двигатель справедливо рассматривать как особый тип электростатической плазменной двигательной установки. По сути, это «родственники», но у каждого из них есть свои технологические секреты, связанные с наработкой научной и инженерной баз.

В ТРИНИТИ проект велся в рамках комплексной программы развития атомной науки, техники и технологий в России, которая в 2025 году стала частью нового национального проекта технологического лидерства «Новые атомные и энергетические технологии».

Для испытаний создаваемого прототипа плазменного ракетного двигателя и подобных устройств на площадке в Троицке монтируется масштабный экспериментальный стенд.

Диаметр ключевого оборудования стенда — вакуумной камеры — составляет 4 метра, длина — 14 метров.

Она оснащена уникальными системами высокопроизводительной вакуумной откачки и отведения тепла, благодаря которым возможна имитация условий космического пространства. Это необходимо для испытаний создаваемого прототипа плазменного ракетного двигателя.

Конечно, завтра российский корабль не полетит на Марс, но есть все предпосылки, что как раз наша страна станет первой, которой удастся добраться до Красной планеты за 2 месяца.

Никита Ростовский