Плазменный двигатель мощностью в 200 Мвт, который по расчетам ученых сможет доставить людей до Марса всего за 39 дней
Что бы в будущем совершать межпланетные перелеты и полеты к дальним планетам солнечной системы, необходимы инновационные двигатели, которые будут работать по совершенно иному принципу, чем существующие на сегодняшний день жидкостные реактивные ракетные силовые установки.
А, чтобы совершать полеты за пределы солнечной системы на ЖРД, потребуется колоссальное количество запасов топлива для летательного космического аппарата, что делает эту затею практически невозможной.
Но на сегодняшней день эта идея выглядит вполне осуществимой. И гораздо больше перспектив для таких дальних полетов у ионных двигателей. И это не фантастика, так такие двигатели уже эксплуатируются, например, на автоматических американских и европейских зондах.
***
Появление таких двигателей было предсказано еще в 1910 году в фантастическом романе Донольда Хорнера, под название «Аэроплан к солнцу». Но вот первые образцы ионных двигателей были разработаны только во 2-ой половине 20-го века. Их разрабатывали, как в США, так и в СССР.
Стоит отметить, сто в разработке ионных двигателей американцы достигли гораздо больше успехов, чем советские ученые. Но вот первые в мире именно советские конструкторы применили ионный двигатель на космическом аппарате Зонд-2. Он получал энергию от солнечных батарей и применялся в качестве двигателя для орбитальных маневров.
Мощность современных ионных двигателей возросла настолько, что на сегодняшний день именно они рассматриваются разработчиками космических аппаратов, как основная силовая установка для дальних космических полетов.
На сегодняшний день России разработкой таких силовых установок занимаются в Государственном Исследовательском центре им. М. В. Келдыша, причем весьма успешно. Однако пока все дело ограничивается только наземными испытаниями. В отличие от ЖРД, в ионном двигателе используется инертный газ Ксенон.
Принцип действия ионного двигателя такой, что в специальной камере на ксенон воздействует электрический заряд, получаемый с помощью солнечных батарей, и газ ионизируется.
Образовавшиеся ионы ускоряются в электростатическом поле до очень высоких скоростей, порядка 200 км/с. Но стоит отметить, что тяга ионных двигателей в сотни раз меньше чем у ЖРД. Так что стартовать с Земли на них не возможно. По этой причине выход на орбиту летательного аппарата должны осуществлять ЖРД.
Так в чем же смысл. Дело все в том, что они очень экономичные. Ионный двигатель в условиях невесомости на большой дистанции постоянно разгоняется. Работать без дозаправки ионный двигатель способен годами.
Именно такие двигатели сегодня применяют для дальних космических походов на орбиту других планет и астероиды.
По сравнению с ЖРД, ионный двигатель очень легкий и компактный, что в случае продолжительного пилотируемого полета позволит взять на борт больше полезной нагрузки.
Как утверждают ученые, если сконструировать пилотируемый корабль, работающий на нескольких мощных ионных двигателях, то он сможет долететь до Марса всего за 2 месяца. В случае с ракетными ЖРД, путь до красной планета займет около года.
Так что же мешает инженерам уже сегодня построить такой космический корабль. На данный момент такая мощность ионных двигателей является недостижимой.
Для сравнения, каждый квадратный метр солнечных панелей устанавливаемых на кораблях орбитальной станции выделяют порядка 130 Вт электроэнергии. А, чтобы обеспечить энергией ионные двигатели такого корабля, потребуется интегрировать на аппарат гигантские солнечные панели, которые будут способны выделять миллионы ватт.
По этой причине сегодня конструкторы ищут альтернативные варианты. И продвижение в этом направлении есть. Это плазменные двигатели, которым предречено перегнать ионные.
У американцев уже есть такой двигатель мощностью в 200 Мвт, который по расчетам ученых сможет доставить людей до Марса всего за 39 дней. По сути плазменный двигатель это разновидность ионного, в котором используется эффект Холла. То есть эффект воздействия магнитного поля на заряженную частицу.
Только в ионном двигателе зона ионизации Ксенона и ускорение его ионов разделены, а плазменном их удалось совместить. Большой прорыв в этом направлении сделали советские ученые.
Плазменные двигатели в основном разрабатывались для коррекции спутников на орбите. В данном сегменте они значительно превосходят ионные или классические электродуговые двигатели, которые занимают 70% рынка космических электродвигателей.
Нам же остается ждать, пока ученые до ума доведут подобные технологии. Это ожидание может затянуться еще не одно десятилетие. Хотя в теории, благодаря уже имеющимся технологиям, межпланетные перелеты уже и сегодня возможны.