Разработчики из Росатома недавно представили плазменный электрический ракетный двигатель – перспективную технологию, способную коренным образом изменить межпланетные перелеты. Специалисты утверждают, что новый двигатель позволит доставить космический корабль к Марсу всего за один-два месяца, что существенно уменьшит продолжительность полета по сравнению с существующими методами.
Плазменный двигатель: как это работает и в чем его достоинства
Вместо сжигания химического топлива, как в обычных ракетных двигателях, двигатель, созданный Росатомом, использует магнитный плазменный ускоритель. Этот двигатель функционирует на основе двух электродов, между которыми, под воздействием высокого напряжения, перемещаются заряженные частицы – электроны и ионы. При подаче напряжения формируется мощный ток, генерирующий сильное магнитное поле. Это поле выбрасывает ионизированные частицы из камеры сгорания с высокой скоростью, обеспечивая непрерывную и эффективную тягу.
Благодаря энергоэффективности, данная технология обладает значительным преимуществом. В отличие от химических двигателей, в которых большая часть энергии рассеивается в виде тепла, плазменный двигатель способен преобразовать почти всю электрическую энергию в тягу. Это обеспечивает высокую эффективность и увеличивает время полета.
Водород как топливо представляет собой также стратегически важное решение. Этот легкий газ, широко распространенный в космосе, идеально подходит для питания двигателя, так как способен разогнать электроны и протоны до поразительных скоростей — до 100 км/с (360 000 км/ч). В то время как традиционные двигатели способны развивать скорость потока вещества не более 4,5 км/с из-за ограничений, связанных с процессом горения, такая существенная разница в эффективности позволяет не только значительно уменьшить время полета, но и открывает возможности для реализации более масштабных миссий, выходящих за пределы Марса.
В отличие от химических двигателей, быстро расходующих топливо, плазменный двигатель обеспечивает непрерывную тягу, позволяя космическому аппарату постоянно ускоряться на протяжении всего полета. Эта особенность критически важна для достижения значительных межпланетных скоростей за минимальный промежуток времени.
Перспективы развития и внедрения
Разработка плазменного двигателя, осуществляемая Росатомом, перешла к решающей стадии: в Троицком институте создан опытный образец. Модель, обладающая мощностью 300 кВт, функционирует в импульсно-периодическом режиме. Сейчас проводятся наземные испытания для определения его характеристик и проверки надежности. По словам научного руководителя проекта Константина Гуторова, ожидаемый срок службы двигателя должен составлять более 2400 часов, что является достаточным для осуществления полноценной экспедиции на Марс.
Чтобы воспроизвести суровые условия, характерные для космоса, инженеры создали специальный испытательный стенд. Данная камера, имеющая диаметр четыре метра и длину четырнадцать метров, оборудована передовыми датчиками, вакуумными насосами и системами тепловой откачки. Это позволяет воссоздать космическую среду для проверки работоспособности и надежности двигателя в условиях, максимально приближенных к реальным.
Плазменный двигатель будет выводиться на орбиту с использованием традиционных химических ракет-носителей в процессе полета. После достижения орбиты он будет обеспечивать движение космического корабля в сторону Марса. Эта технология способна не только обеспечить пилотируемые полеты, но и кардинально изменить межпланетные грузоперевозки, поскольку космические буксиры, оснащенные такими двигателями, позволят ускорить и повысить эффективность обмена грузами между планетами.
Перспективная технология, но требует проверки
Хотя Росатом сделал ряд обнадеживающих заявлений, требуется осторожный подход. Результаты исследований пока не были представлены в научных изданиях, подвергаемых экспертной оценке, что препятствует их независимой проверке. Также, из-за отсутствия детальной технической документации, затруднена точная оценка возможности внедрения этих технологий.
Далее планируется представить результаты исследования научному сообществу для экспертной оценки. В случае подтверждения заявленных параметров, данная технология способна стать значительным прорывом в исследовании космоса, уменьшив продолжительность полетов и открыв возможности для более дальних миссий в пределах Солнечной системы.