Новый космический двигатель: Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Взгляд: Россия создает новые двигатели для перемещения в космосе

Какое место сегодня, спустя 61 год после запуска человека в космос, занимает Россия с точки зрения космических достижений? На фоне успехов Илона Маска может показаться, что уже не настолько значительное. Однако одна не замеченная новость последних дней доказывает обратное. О чем идет речь и какие преимущества это даст российским космическим спутникам?

Какое место сегодня, спустя 61 год после запуска человека в космос, занимает Россия с точки зрения космических достижений? На фоне успехов Илона Маска может показаться, что уже не настолько значительное. Однако одна не замеченная новость последних дней доказывает обратное. О чем идет речь и какие преимущества это даст российским космическим спутникам?

Сухая новость звучит так – российские ученые намерены к 2024 году завершить разработку плазменных ракетных двигателей (БПРД) для освоения космического пространства. Разработками занимается сразу несколько исследовательских групп, среди которых ГНЦ РФ ТРИНИТИ, ГНЦ «Центр Келдыша» и НИЦ «Курчатовский институт». Предполагается создание ионных и плазменных двигателей разной мощности, вплоть до 100 киловатт.

Такие новости почему-то всегда проходят без внимания. Иное дело химические ракетные двигатели для ракет-носителей – грохот, мощь, считанные минуты работы на пути от Земли до космоса. А плазменные ракетные двигатели с их незначительной мощностью вообще не впечатляют. Да и вообще не совсем понятно, где они применяются и зачем?

Однако для современных космических аппаратов выход в открытый космос – только самое начало работы. Даже так, до «места работы» еще придется добираться – в современном мире для уменьшения расходов на запуск космические аппараты запускают пакетами, по несколько штук за один старт. Причем такие пакеты могут достигать нескольких десятков спутников.

Выводятся они при этом не в нужную точку, а на некую «среднюю» орбиту – иначе получается слишком много требуемых орбит. Поэтому каждый аппарат должен самостоятельно добраться до требуемой орбиты. И для этого как раз и нужны особые двигатели, эффективно и долго работающие в открытом космосе.

Химические двигатели для работы в космосе неоптимальны. Во-первых, они слишком быстро расходуют топливо, да и масса топлива и самого двигателя достаточно велика. Во-вторых, их общее время работы обычно не превышает десятков минут. Наконец, использование несимметричного диметилгидразина (гептила) рядом с нежной электроникой требует дополнительной защиты, а это снова увеличение размеров и массы.

Для работы на орбите большинство космических аппаратов использует электрические электростатические ракетные двигатели, ускорение частиц рабочего тела в которых осуществляется в электростатическом поле.

Разберемся по порядку. Ракетными двигателями называются все реактивные двигатели, которые не используют ни энергию, ни рабочее тело из окружающей среды. А электрический ракетный двигатель – это двигатель, принцип работы которого основан на преобразовании электрической энергии в направленную кинетическую энергию частиц. Ну и частным случаем электрических двигателей являются электростатические двигатели.

Их основной принцип работы в создании электростатического поля, которое и ускоряет движение частиц рабочего тела, создавая кинетическую энергию. Есть два основных вида таких двигателя – ионные и плазменные. Оба двигателя схожи по принципу работы – они используют рабочее тело (как правило, на основе ксенона), частицы которого разгоняются электрическим полем или в квазинейтральной плазме. Частицы ксенона при этом набирают очень высокий удельный импульс – до нескольких десятков километров в секунду.

В чем особенность таких двигателей – они очень экономно расходуют рабочее тело. Их масса вместе с запасом рабочего тела составляет от 300 граммов до нескольких килограммов. При этом они могут работать сотни и тысячи часов, в отличие от химических двигателей.

Да, при этом у них очень небольшая тяга, и на Земле такой двигатель просто нельзя было бы использовать. Но в космосе, когда не требуется быстрое ускорение, электростатические двигатели очень удобны. С их помощью можно достичь нужной орбиты, обеспечить точное позиционирование или даже набрать скорость для дальних межпланетных миссий.

С межпланетными полетами лучше справляются ионные двигатели, у них гораздо выше удельный импульс. А плазменные двигатели отлично работают на космических аппаратах на орбите Земли. К слову, все спутники OneWeb используют плазменные двигатели производства ОКБ «Факел» – спутники выводятся пакетом, а чтобы занять свое место на орбите, им требуется использовать как раз подобные двигатели.

Если плазменные двигатели уже работают и используются – зачем тогда создавать новые? Все дело в том, что технология электростатических ракетных двигателей постоянно совершенствуется. Двигатели создаются все более мощные, ведется работа над увеличением КПД, временем безаварийной работы, которое удалось поднять до нескольких тысяч часов.

Создание же мощных двигателей позволит обеспечить движение космических аппаратов и более эффективное изменение орбиты. Как говорит заместитель начальника комплекса НИЦ «Курчатовский институт» Сергей Коробцев: «Обеспечивая длительное крейсирование в околоземном пространстве, мощные БПРД позволят разработать космические системы связи и управления, сделают возможным перехват космического мусора и астероидов, позволят организовать транспортные потоки между космическими объектами».

В первую очередь это полезно для космических аппаратов двойного назначения. Работа спутников-инспекторов или спутников-перехватчиков может быть эффективной, только если космический аппарат обладает достаточными возможностями для смены орбиты, маневрирования в космосе и даже смены орбиты или сведения космического аппарата противника. Для таких аппаратов новые двигатели просто необходимы.

Отдельно можно вспомнить и российский проект межпланетного ядерного буксира «Зевс» с ЯЭДУ – ядерной энергодвигательной установкой мегаваттного класса. Если упрощать, то суть «Зевса» в наличии на борту ядерного реактора для выделения тепла, генераторов для превращения тепловой энергии в электрическую и большого количества электрических электростатических ракетных двигателей, которые и являются движителями в этой конструкции. От их мощности и удельного импульса и будет зависеть эффективность всей системы. А это возможность в будущем совершать многократные полеты с орбиты Земли на Луну и обратно, создание марсианских и других межпланетных миссий.

И это все обеспечивают те самые ионные и плазменные двигатели. Вот в итоге и получается, что за внешне незначительной новостью на самом деле стоят очень серьезные и нужные перспективы развития российской космонавтики. И что Россия не только самостоятельно создает и производит такие двигатели для космических аппаратов, но и постоянно усовершенствует их и во многом занимает лидерские позиции в мире.

ВЗГЛЯД / Россия готовит принципиально новые двигатели для космических кораблей :: Общество

Ученые придумали корабль для быстрых межпланетных перелетов

https://ria.ru/20220329/mars-1780452833.html

Ученые придумали корабль для быстрых межпланетных перелетов

Ученые придумали корабль для быстрых межпланетных перелетов — РИА Новости, 29.03.2022

Ученые придумали корабль для быстрых межпланетных перелетов

Канадские ученые предложили принципиально новую конструкцию лазерно-теплового двигателя для межпланетных космических полетов. По расчетам, корабль с силовой… РИА Новости, 29.03.2022

2022-03-29T08:00

2022-03-29T08:00

2022-03-29T10:28

наука

космос — риа наука

марс

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/03/17/1779635027_0:0:1232:693_1920x0_80_0_0_50754f879c66ec119454b28d77e985cd.jpg

МОСКВА, 29 мар — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Канадские ученые предложили принципиально новую конструкцию лазерно-теплового двигателя для межпланетных космических полетов. По расчетам, корабль с силовой установкой, в которой водородное топливо разогревается сфокусированным лазерным лучом с Земли, достигнет Марса всего за 45 дней.Передача энергии со скоростью светаКосмические программы НАСА и Китая предусматривают отправку экспедиций на Марс. Но есть трудность — космическая радиация. Марсоход НАСА «Персеверанс» летел к Красной планете шесть месяцев и двадцать дней. Для людей такой перелет был бы смертельным. В нескольких странах разрабатывают более быстрые ядерные ракетные двигатели. Но и они вряд ли позволят добраться до Марса раньше чем за сто дней.Если же говорить о межзвездных путешествиях, там потребуются не только сверхскоростные, но и абсолютно автономные двигатели, способные работать бесконечно долго без дозаправки. Большинство подобных проектов основано на концепции светового паруса: космический аппарат разгоняется солнечным светом, падающим на зеркальную поверхность рефлектора. Такие агрегаты вообще не нуждаются в химическом топливе.Но они способны перемещать лишь крохотные зонды массой не более грамма. Это годится для датчиков и оптических систем. Можно использовать для защиты планеты от астероидов, поиска сигналов внеземных цивилизаций или, например, связи с аппаратами на обратной стороне Луны.Еще один недостаток светового паруса — чем дальше от Солнца, тем слабее поток света и тем меньше тяга. За границами Солнечной системой — вообще ноль.Проекты Breakthrough Starshot или Project Dragonfly предлагают решить эту проблему, дополнив световой парус установленной на Земле лазерной решеткой мощностью около гигаватта. По расчетам, луч от нее разгонит сверхлегкий корабль до релятивистских скоростей — около двадцати процентов скорости света. Это позволит достичь ближайших звездных систем за десятилетия, а не за столетия или тысячелетия.В Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB) с 2009-го при поддержке НАСА реализуют программу Starlight по созданию целого семейства гибридных лазерно-химических двигателей с направленной энергией (DE) — это когда лазерный луч создает импульс, запускающий ту или иную реакцию, в зависимости от топлива.НАСА совместно со специалистами UCSB и Массачусетского технологического института изучает также концепцию лазерно-химического корабля. Суть в том, что лазеры заряжают фотоэлектрические батареи на борту космического аппарата. Эти батареи генерируют электрическое поле, в котором разогнанный до высоких скоростей ионизированный газ создает реактивную тягу.К Марсу за 45 днейИсследователи из Университета Макгилла в Монреале под руководством Эммануэля Дюплея оценили все варианты и предложили дополнить преимущества двигателей с направленной энергией мощностью ядерных. В разработанной ими схеме лазерно-тепловой установки луч от расположенной на Земле лазерной решетки, направляется на надувной рефлектор космического аппарата. Разогретое сфокусированным лучом водородное топливо сгорает в «паровом котле», обеспечивая тягу.Пока от Земли недалеко и лазерный луч достаточно мощный, корабль разгоняется до 14 километров в секунду. Затем двигатель отделяется и возвращается на среднюю околоземную орбиту, где его можно использовать повторно.Это сократит полет до Марса до 45 дней. Кроме того, даст определенную свободу маневра, так как не понадобится жестко привязывать старт к моменту противостояния Земли и Марса. Две планеты оказываются ближе всего друг к другу раз в 26 месяцев — к этому и приурочивали запуски всех марсианских миссий.Вопрос будущегоУченые отмечают, что речь пока идет лишь о концептуальной модели. Так, предстоит определиться с материалом корпуса космического корабля, который должен быть достаточно тугоплавким, чтобы не сгореть при входе в марсианскую атмосферу, — торможения двигателем ведь не предусмотрено. В перспективе, когда на Красной планете появится постоянная база, там можно будет разместить лазерную установку для замедления спуска.Еще один вопрос — нагревательная камера, выдерживающая десять тысяч градусов. Получить такой материал вполне реально, но испытать его пока все равно не удастся — еще нет лазеров мощностью в сто мегаватт.Кое-что можно спроектировать уже сейчас — например, надувной отражатель.Идея лазерно-теплового двигателя возникла в 1970-х, но тогда не привлекла особого внимания. Теперь поселения на Марсе обсуждают всерьез, и эта концепция способна помочь решить многие проблемы: воздействие радиации и микрогравитации на космонавтов, логистические барьеры и доставка грузов для строительства марсианской инфраструктуры. Эта же технология пригодится для полета к другим планетам Солнечной системы, а также для беспилотных миссий к ее окраинам.

https://ria.ru/20220219/luna-1773592365.html

https://ria.ru/20220324/radiokrugi-1779594524.html

марс

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2022

Владислав Стрекопытов

Владислав Стрекопытов

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/03/17/1779635027_0:0:924:693_1920x0_80_0_0_1c56cc793c1197116ece3460e3524bbb.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Владислав Стрекопытов

космос — риа наука, марс

Наука, Космос — РИА Наука, Марс

МОСКВА, 29 мар — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Канадские ученые предложили принципиально новую конструкцию лазерно-теплового двигателя для межпланетных космических полетов. По расчетам, корабль с силовой установкой, в которой водородное топливо разогревается сфокусированным лазерным лучом с Земли, достигнет Марса всего за 45 дней.

Передача энергии со скоростью света

Космические программы НАСА и Китая предусматривают отправку экспедиций на Марс. Но есть трудность — космическая радиация. Марсоход НАСА «Персеверанс» летел к Красной планете шесть месяцев и двадцать дней. Для людей такой перелет был бы смертельным.

В нескольких странах разрабатывают более быстрые ядерные ракетные двигатели. Но и они вряд ли позволят добраться до Марса раньше чем за сто дней.

Если же говорить о межзвездных путешествиях, там потребуются не только сверхскоростные, но и абсолютно автономные двигатели, способные работать бесконечно долго без дозаправки. Большинство подобных проектов основано на концепции светового паруса: космический аппарат разгоняется солнечным светом, падающим на зеркальную поверхность рефлектора. Такие агрегаты вообще не нуждаются в химическом топливе.

Но они способны перемещать лишь крохотные зонды массой не более грамма. Это годится для датчиков и оптических систем. Можно использовать для защиты планеты от астероидов, поиска сигналов внеземных цивилизаций или, например, связи с аппаратами на обратной стороне Луны.

19 февраля, 08:00Наука

К Луне летит неуправляемая ракета. Что произойдет при столкновении

Еще один недостаток светового паруса — чем дальше от Солнца, тем слабее поток света и тем меньше тяга. За границами Солнечной системой — вообще ноль.

Проекты Breakthrough Starshot или Project Dragonfly предлагают решить эту проблему, дополнив световой парус установленной на Земле лазерной решеткой мощностью около гигаватта. По расчетам, луч от нее разгонит сверхлегкий корабль до релятивистских скоростей — около двадцати процентов скорости света. Это позволит достичь ближайших звездных систем за десятилетия, а не за столетия или тысячелетия.

В Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB) с 2009-го при поддержке НАСА реализуют программу Starlight по созданию целого семейства гибридных лазерно-химических двигателей с направленной энергией (DE) — это когда лазерный луч создает импульс, запускающий ту или иную реакцию, в зависимости от топлива.

НАСА совместно со специалистами UCSB и Массачусетского технологического института изучает также концепцию лазерно-химического корабля. Суть в том, что лазеры заряжают фотоэлектрические батареи на борту космического аппарата. Эти батареи генерируют электрическое поле, в котором разогнанный до высоких скоростей ионизированный газ создает реактивную тягу.

24 марта, 08:00Наука

Не похожие ни на что. Получены новые данные о странных космических кругах

К Марсу за 45 дней

Исследователи из Университета Макгилла в Монреале под руководством Эммануэля Дюплея оценили все варианты и предложили дополнить преимущества двигателей с направленной энергией мощностью ядерных.

В разработанной ими схеме лазерно-тепловой установки луч от расположенной на Земле лазерной решетки, направляется на надувной рефлектор космического аппарата. Разогретое сфокусированным лучом водородное топливо сгорает в «паровом котле», обеспечивая тягу.

CC BY 4.0 / Emmanuel Duplay; Zhuo Fan Bao; S / Принципиальная схема космического корабля с лазерно-тепловым двигателем

CC BY 4.0 / Emmanuel Duplay; Zhuo Fan Bao; S /

Принципиальная схема космического корабля с лазерно-тепловым двигателем

Пока от Земли недалеко и лазерный луч достаточно мощный, корабль разгоняется до 14 километров в секунду. Затем двигатель отделяется и возвращается на среднюю околоземную орбиту, где его можно использовать повторно.

Это сократит полет до Марса до 45 дней. Кроме того, даст определенную свободу маневра, так как не понадобится жестко привязывать старт к моменту противостояния Земли и Марса. Две планеты оказываются ближе всего друг к другу раз в 26 месяцев — к этому и приурочивали запуски всех марсианских миссий.

CC BY 4.0 / Duplay et al., 2022 / Сравнение траекторий полета на Марс с двигателем на химическом топливе и с лазерно-тепловым двигателем

CC BY 4.0 / Duplay et al., 2022 /

Сравнение траекторий полета на Марс с двигателем на химическом топливе и с лазерно-тепловым двигателем

Вопрос будущего

Ученые отмечают, что речь пока идет лишь о концептуальной модели. Так, предстоит определиться с материалом корпуса космического корабля, который должен быть достаточно тугоплавким, чтобы не сгореть при входе в марсианскую атмосферу, — торможения двигателем ведь не предусмотрено. В перспективе, когда на Красной планете появится постоянная база, там можно будет разместить лазерную установку для замедления спуска.

Еще один вопрос — нагревательная камера, выдерживающая десять тысяч градусов. Получить такой материал вполне реально, но испытать его пока все равно не удастся — еще нет лазеров мощностью в сто мегаватт.

Кое-что можно спроектировать уже сейчас — например, надувной отражатель.

CC BY 4.0 / Duplay et al., 2022 / Схема работы многоразового космического корабля с лазерно-тепловым двигателем для полетов к Марсу

CC BY 4.0 / Duplay et al., 2022 /

Схема работы многоразового космического корабля с лазерно-тепловым двигателем для полетов к Марсу

Идея лазерно-теплового двигателя возникла в 1970-х, но тогда не привлекла особого внимания. Теперь поселения на Марсе обсуждают всерьез, и эта концепция способна помочь решить многие проблемы: воздействие радиации и микрогравитации на космонавтов, логистические барьеры и доставка грузов для строительства марсианской инфраструктуры. Эта же технология пригодится для полета к другим планетам Солнечной системы, а также для беспилотных миссий к ее окраинам.

Без русского движка. На чём теперь будут летать в космос американцы? | Наука | Общество

14.04.2022 12:36

Дмитрий Писаренко

Примерное время чтения: 6 минут

7336

Сюжет Санкции в отношении России и ответные меры РФ

Ракетный двигатель РД-180 для РН «Атлас — 5» во время сборки в цехе Научно-производственного объединения энергетического машиностроения имени академика В.  П. Глушко. / Сергей Гунеев / РИА Новости

События на Украине серьёзно повлияли на мировую космическую отрасль. За прошедшее с 24 февраля время руководителями крупнейших космических агентств было сделано множество заявлений, приостановлены контракты и совместные проекты, прекращены запуски космических аппаратов и различные поставки. 

Наиболее чувствительным для США стал отказ Роскосмоса обслуживать оставшиеся у американцев ракетные двигатели РД-180 и поставлять новые РД-181. А ведь именно эти движки, считающиеся лучшими в мире, много лет обеспечивали NASA наиболее интересные и стратегически важные космические миссии. На чём же они будут летать теперь? 

Выводили даже их военные спутники

Ракетный двигатель РД-180 был разработан в середине 1990-х в НПО Энергомаш на основе советского РД-170. С 1997 года эти двигатели поставлялись в США — тогда они понадобились для американских ракет «Атлас-3» и «Атлас-5» и были разработаны специально под них. Контракт не раз продлевался: хотя заокеанские «партнёры» давно пытаются избавиться от тягостной для них зависимости от российского производителя, создать полноценный аналог собственными силами они не могут. 

На РД-180 в космос отправлялись такие миссии, как New Horizons, InSight, Lunar Reconaisance Orbiter, Solar Orbiter, Juno и многие другие. Стоит сказать, что на протяжении четверти века российские двигатели, установленные на ракетах «Атлас-3» и «Атлас-5», выводили на орбиту в том числе и американские военные спутники. Причём ракеты всегда запускали только при участии российских представителей — разработчиков РД-180. Наши инженеры на всех этапах подготовки к старту проверяли двигатели: осуществляли так называемый авторский надзор.

С 2014 года на Россию начали оказывать санкционное давление, и некоторые эксперты полагали, что поставки РД-180 за океан прекратятся. Вопреки ожиданиям, в декабре 2014-го с американцами был подписан очередной контракт — на этот раз на поставку двигателей РД-181. Это экспортный вариант, разработанный для ракет «Антарес». На этих носителях NASA отправляет на орбиту космические грузовики Cygnus.

Тяга будет почти в два раза меньше

Как уже сказано, заменить российские двигатели американцы пытаются давно. И кое-какие варианты у них есть, пусть и не такие надёжные и дешёвые. Хвалёный Илон Маск ставит на свои ракеты различные модификации двигателя Merlin, который разработан его компанией SpaceX и эксплуатируется с 2006 года. Правда, для того чтобы хоть как-то сравняться по характеристикам и эффективности с РД-180, на одной ракете приходится использовать несколько двигателей. Так, на первой ступени Falcon 9 их стоит девять штук. А на ракете-носителе сверхтяжёлого класса «Falcon Heavy» — аж 27! Кроме того, компания Маска продолжает работу над двигателем Raptor, который планируется применять на космическом корабле Starship.

Сначала в качестве альтернативы РД-180 американцы рассматривали двигатель AR1 от компании Aerojet Rocketdyne. Его планировалось устанавливать на всё те же «Атласы», но, когда подошёл срок, выяснилось, что разработка находится в сыром состоянии. Огневые испытания отложены как минимум до конца 2022 года.

Сейчас наиболее подходящим вариантом замены российскому движку считают BE-4, который создаётся компанией Джеффа Безоса Blue Origin. Его тяга будет больше, чем у двигателя Илона Маска Merlin, но почти в два раза меньше, чем у РД-180. Принципиальное отличие этого двигателя в том, что он метановый. Однако важнее то, что BE-4 до сих пор не испытан в полётах: его производство и ввод в эксплуатацию отстают от запланированных сроков. 

А вот заменить РД-181, на которых летали ракеты «Антарес», сейчас вообще нечем. О таких разработках ничего не известно, а между тем отправлять к МКС грузовые корабли Cygnus американцам как-то придётся. Во всяком случае, два запуска на ближайшие пару лет в их планы входят.

Что потеряет Роскосмос

Что будут делать в такой ситуации NASA и Европейское космическое агентство? И какими финансовыми потерями это обернётся для российской стороны? Об этом АиФ. ru спросил у научного руководителя Института космической политики Ивана Моисеева:

«Во время наиболее интенсивного использования американцами РД-180 он покрывал 10% потребностей США в ракетных двигателях первых ступеней ракет-носителей. Всего американцам были поставлены 122 таких двигателя. Контракт по РД-180 был завершён в прошлом году — он принёс НПО Энергомаш более миллиарда долларов.

В настоящее время у США есть запас РД-180 — около 20 двигателей. Их с лихвой хватит на все оставшиеся запуски ракеты-носителя “Атлас-5”, на которой этот тип двигателей используется. Потом “Атлас-5” будет заменена на более совершенную ракету “Вулкан-Кентавр”, на первой ступени которой будут стоять двигатели BE-4, которые разрабатывает компания Джеффа Безоса. Первый пуск “Вулкана” ожидается уже в этом году.

Второй двигатель, который мы поставляли в США — РД-181 для ракеты-носителя “Антарес”. Всего было запущено 11 ракет с такими двигателями. В среднем они летали два раза в год, что приносило НПО Энергомаш доход в 40 миллионов долларов. Теперь, когда по инициативе Роскосмоса поставки двигателя РД-181 прекращены, у американской корпорации Northrop Grumman, которая его закупала, есть два варианта действий. Первый: она может вообще отказаться от запусков ракет “Антарес”. Для функционирования МКС это не будет критичным, так как все необходимые функции сможет выполнять компания SpaceX со своими кораблями. Второй: запускать грузовики к МКС на ракетах “Атлас-5”, как уже было после аварии 2014 года. К этим ракетам двигатели РД-180 у американцев ещё имеются, о чём я уже сказал.

Что касается Европы, то с ней у нас было два больших коммерческих проекта — запуски спутников OneWeb и запуски с космодрома Куру спутников различных иностранных заказчиков. Сейчас оба проекта прекращены. Планируемые к запускам полезные нагрузки уйдут на европейские ракеты-носители “Вега” и “Ариан”, а также на ракеты фирмы SpaceX.

Что в результате потеряет Роскосмос? Доход от запусков OneWeb должен был составить 1 миллиард долларов, и на момент прекращения этот проект выполнен на 60%. C космодрома Куру наши “Союзы” летают с 2011 года, всего совершено 27 запусков. Потери России из-за отказа от этого проекта составят примерно 200 миллионов долларов в год».

космоссанкции против РФкосмическая промышленность

Следующий материал

На чём США будут летать без российских ракетных двигателей

Итак, судя по заявлению «Роскосмоса», Соединённые Штаты Америки остаются без двух российских ракетных двигателей, которые уже много лет обеспечивают им в том числе самые интересные и стратегически важные космические запуски, — РД-180 и РД-181.

— Мы считаем, что в этой ситуации мы не можем дальше снабжать США нашими лучшими в мире ракетными двигателями, пусть они летают на чём-то ещё, на своих мётлах, эти поставки мы замораживаем, — заявил глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин.

Что запускают в США на РД-180 и РД-181

Модель двигателя РД-180. Обложка © Wikipedia

Как объясняют на экскурсиях в НПО «Энергомаш» имени академика В. П. Глушко, РД-180 — это «поделённый пополам» знаменитый РД-170, сделанный ещё в советские времена для ракеты «Энергия» (система «Энергия-Буран»). Напомним, сейчас есть его более современные версии: РД-171, РД-171М, а РД-171МВ — это тот самый «царь-двигатель».

У этих больших четырёхкамерных двигателей тяга около 800 тонн, а у двухкамерного РД-180, соответственно, примерно 420. Американцам на тот момент именно столько и было нужно. На тот момент — это на момент середины 1990-х, когда понадобился двигатель для ракет «Атлас-3» и «Атлас-5». НПО «Энергомаш» в 1996 году выиграло конкурс, и с тех пор в Штаты поставили более сотни этих двигателей, с их участием было 97 пусков, и что характерно: все до единого успешные.

В числе прочего на ракетах с РД-180 запускали зонд «Новые горизонты» (знаменитая миссия к Плутону), Lunar Reconaisance Orbiter (который сфотографировал места высадок «Аполлонов»), аппарат «Юнона» (исследование Юпитера и его спутников), OSIRIS-REx (к астероиду Бенну), Boeing Starliner (новый корабль для пилотируемых миссий). Стоит отметить, что «Атлас-5» выводит на орбиту и американские военные спутники, за что «Энергомаш» иной раз выслушивает упрёки.

А РД-181 — это однокамерный двигатель на основе РД-191 для ракет «Ангара». Его разработали в 2014–2015 годах для ракет «Антарес». На этих носителях на орбиту запускают космические грузовики Cygnus, и это очень примечательная деталь: в свете недвусмысленных заявлений «Роскосмоса» о возможном уходе России с МКС именно на эти корабли возлагаются чуть ли не последние надежды. На сегодняшний день, кроме российских кораблей «Прогресс», только Cygnus может своими двигателями корректировать орбиту станции.

Как американские ракетчики пытались обойтись без русских

Ракета United Launch Alliance Atlas V. Фото © Getty Images / Paul Hennessy / SOPA Images / LightRocket

Как рассказал Лайфу ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт, американские ракеты «Атлас» всегда запускали только при участии разработчиков РД-180, но недавно решили обойтись без российских коллег.

— Существует такое понятие: авторский надзор. Это, по существу, участие представителей предприятия-разработчика во всех процессах подготовки к запуску. И американцы сказали, что могут использовать эти РД-180 без участия «Энергомаша». С моей точки зрения, это очень смелое заявление, прямо совсем смелое. Они «Атлас-5» с этими двигателями уже десятки раз запускали, и всё было хорошо, но всё это было с участием «Энергомаша», — пояснил эксперт.

Он добавил, что в США были попытки не только самостоятельно запускать, но и попросту копировать российские двигатели.

— В силу разных причин около десятка двигателей НК-33 от КБ Кузнецова оказались в «Южмаше» (Южный машиностроительный завод имени А.М. Макарова на Украине. — Прим. Лайфа), и американская фирма решила использовать эти двигатели без участия разработчиков. И они чуть ли не закупили партию этих двигателей и без участия разработчиков попробовали всё это дело испытать. Всё это закончилось печально. Всё это взорвалось. И когда это случилось, они пытались обратиться к КБ Кузнецова, но получили отказ. Американцы пытались воспроизвести эти двигатели при наличии полной документации, но у них ничего не получилось, — подчеркнул Натан Эйсмонт.

Чем американцы надеются заменить РД-180

BE-4. Фото © Wikipedia

Сначала в качестве заменителя рассматривали двигатель AR1 от Aerojet Rocketdyne. Он тоже кислородно-керосиновый, тяга около 250 тонн. В 2015 году оценивалось, что его разработка займёт от шести до восьми лет.

AR1 планировался для ракет «Атлас», но, когда пришло время решать, оказалось, что разработка в слишком сыром состоянии, поэтому американцы решили применить план Б. То есть использовать совсем другую ракету с совсем другими двигателями (тяжёлый носитель Vulcan с двигателями BE-4 от компании Blue Origin Джеффа Безоса). Принципиальное отличие BE-4 — он метановый. Тяга примерно такая же, как у AR1. Так что теперь именно двигатель Безоса заявлен как главный кандидат на замену РД-180.

Но его разработка, как назло, продлилась на целых четыре года дольше запланированного: то нужно было доработать турбонасосный агрегат, то не хватало нужных материалов, то нужных деталей. В 2022 году планировалось выпустить уже с десяток BE-4. По факту пока ещё ни одного нет в распоряжении United Launch Alliance (компании, которая отвечает за космические запуски по заказу правительства США). Впрочем, глава ULA Тори Бруно заявил, что всё-таки надеется в этом году получить BE-4 и начать запускать ракеты Vulcan. Как он пояснил изданию The Verge, у ULA ещё есть определённый запас РД-180 на переходный период.

Что касается AR1, то ими заинтересовалась компания Firefly Aerospace, и год назад, в январе 2021 года, для неё собрали первый экземпляр.

Что касается РД-181 для «Антаресов», с этим двигателем ситуация выглядит ещё более неопределённой: о возможных кандидатах на замену ему ничего не известно, а меж тем на ближайшие пару лет были намечены как минимум два запуска кораблей Cygnus. По словам Дмитрия Рогозина, в 2022–2024 годах планировалось поставить в США 12 двигателей РД-181, велись также и переговоры о поставке их усовершенствованной версии — РД-181М.

Смогут ли в США обойтись без российских ракетных двигателей?

Джефф Безос всех спасёт

Илон Маск всех спасёт

Они не смогут запускать Cygnus и не смогут корректировать орбиту МКС

Илон Маск не поможет: Почему в случае ухода России с МКС её останется только затопить

Адель Романенкова

• Статьи
• рд180
• Роскосмос
• Космонавтика
• Наука и Технологии

Комментариев: 3

Для комментирования авторизуйтесь!

США получили первый ракетный двигатель на замену российским РД-180 — РБК

www.adv.rbc.ru

www. adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

Скрыть баннеры

Ваше местоположение ?

ДаВыбрать другое

Рубрики

Курс евро на 30 сентября
EUR ЦБ: 55,41

(-0,32)

Инвестиции, 16:29

Курс доллара на 30 сентября
USD ЦБ: 57,41

(-1,04)

Инвестиции, 16:29

Заключение, штраф и экскурсия в морг: как борются с пьянством за рулем

Партнерский проект, 21:26

МИД пообещал ответить на высылку дипломатов из Черногории

Политика, 21:25

Военная операция на Украине. Онлайн

Политика, 21:21

www.adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

Меликов словами «вы что, дебилы?» оценил зовущий в военкомат автомобиль

Политика, 21:18

Прокуратура США обвинила Дерипаску в уклонении от санкций

Политика, 21:13

Aurus представил кроссовер Komendant и объявил цены

Авто, 21:05

Владелец «Эвертона» обсудил продажу клуба с соратниками Дональда Трампа

Спорт, 21:05

Принудительно, а не добровольно: как решить проблему мусоропереработки

Партнерский проект, 21:03

В Зимбабве назвали Россию братом по оружию в борьбе с санкциями

Политика, 21:01

Гутерриш заявил, что присоединение Донбасса не будет иметь законной силы

Политика, 21:00

Путин заявил Эрдогану о «беспрецедентной диверсии» на «Северных потоках»

Политика, 20:54

Эрдоган попросил Путина «дать миру шанс»

Политика, 20:53

Военная операция на Украине. Главное

Политика, 20:43

Почему за бездомных собак должны отвечать люди

Партнерский проект, 20:41

www.adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

Контракт на поставку двигателей BE-4 подрядчик NASA заключил с основанной Джеффом Бэзосом компанией Blue Origin осенью 2018-го. Первые двигатели будут использоваться для испытаний и не являются серийными

Ракетный двигатель BE-4

(Фото: ulalaunch / Twitter)

Компания United Launch Alliance (подрядчик NASA) получила от аэрокосмической компании Blue Origin, основанной самым богатым человеком планеты Джеффом Бэзосом, первый ракетный двигатель BE-4, созданный для замены российских РД-180. Об этом сообщил портал Space News.

По словам представителя Blue Origin, двигатель не является серийным, его будут использовать для испытаний вместе с носителем.

Он также сообщил, что второй двигатель BE-4 планируется поставить ULA в течение июля.

www.adv.rbc.ru

Двигатели РД-180 были разработаны НПО «Энергомаш» (предприятие «Роскосмоса») в середине 1990-х годов на базе советского РД-170, который был мощнейшим ракетным двигателем в мире и использовался на сверхтяжелой ракете-носителе «Энергия». РД-180 поставляются на экспорт в США, где их используют в запусках ракет семейства Atlas. Соглашение о поставках двигателей РД-180 американцам было заключено в 1997 году. По данным «Энергомаша», всего в Штаты было отправлено 119 двигателей, при этом выполнено 89 полетов на ракетах Atlas.

www.adv.rbc.ru

В 2014 году РД-180 попали под санкции США — в апреле американский суд по федеральным искам запретил United Launch Alliance использовать эти двигатели. ULA было запрещено «производить какие-либо покупки или платежи с НПО «Энергомаш». Однако уже в мае того же года Вашингтон отменил запрет. В 2016 году конгресс пытался отказаться от использования РД-180 с 2019 года, однако из-за отсутствия аналогов прекратить закупки российских двигателей не получилось.

В сентябре 2016-го газета The Wall Street Journal узнала, что Пентагон не сможет отказаться от импорта двигателей РД-180 как минимум до 2025 года. Однако в октябре 2017 года стало известно, что компания Blue Origin провела первые огневые испытания двигателя BE-4, которым, по плану американских властей, оснастят ракеты нового типа. Ими Вашингтон намерен заменить ракеты Atlas V, оснащенные российскими РД-180.

Разработанный Blue Origin двигатель BE-4 работает на кислороде и метане. Им оснастят ракеты Vulcan Centaur, разработанные United Launch Alliance. Планируется, что первый пуск ракеты состоится в 2020 году. Blue Origin заключила соглашение о поставке двигателей BE-4 подрядчику NASA в сентябре 2018 года.

Илон Маск демонстрирует новые ракетные двигатели SpaceX для Starship. Поклонники Твиттера видят далеков.

Илон Маск поделился этим мнением о партии двигателей SpaceX Raptor 2, ожидающих интеграции в ракету Starship на объекте Starbase компании недалеко от Бока-Чика, штат Техас, 26 апреля 2022 года.
(Изображение предоставлено Илоном Маском/SpaceX)

Илон Маск, кажется, очень гордится новыми ракетными двигателями своей компании SpaceX.

На этой неделе Маск продемонстрировал партию новых двигателей Raptor 2 на космической базе SpaceX в Техасе, где они будут использоваться в первом орбитальном полете мегаракеты Starship в конце этого года.

«Ракетные двигатели Raptor 2 на Звездной базе, каждый мощностью более полумиллиона фунтов (230 тонн)», — написал Маск (открывается в новой вкладке) в сообщении Twitter во вторник (26 апреля). На фотографии Маска было видно более дюжины новых ракетных двигателей, но его поклонники в Твиттере увидели кое-что другое: злых далеков из «Доктора Кто».

Ракетные двигатели Raptor 2 на Звездной базе, каждый развивает мощность более полумиллиона фунтов (230 тонн) pic.twitter.com/9ixxXXceG326 апреля 2022 г.

Подробнее

«Это был только вопрос времени, когда он начал создавать Далеков», — написал пользователь Твиттера Ричард Неллис , поскольку термин «Далеки» стал популярным после фотопоста Маска.

«Оказывается, Илон создал Далеков. Илон И.С. Даврос», — написал Саймон , другой пользователь Твиттера, имея в виду создателя воинов Далеков, которые находятся внутри машин, которые действительно имеют некоторое сходство с соплом ракетного двигателя. .

Это был только вопрос времени, когда он начал строить далеков. pic.twitter.com/YsefAt6DgLA26 апреля 2022 г.

Подробнее

Оказывается, Илон создал далеков. Элон И.С. Даврос. https://t. co/IwA6ID4wsh26 апреля 2022 г.

Подробнее

Новые далеки только что выпали https://t.co/GGV7gY3lec 26 апреля 2022 г.

Подробнее

3

Доктора Далеков . Как вы думаете, похожи ли двигатели SpaceX Raptor 2?

Сначала я подумал, что это кучка далеков pic.twitter.com/zuRzlwYC4l26 апреля 2022 г.

Подробнее

Чтобы было ясно, Элон Маск не создал расу злых воинов, кричащих «Уничтожить!» как они захватывают мир. Raptor 2 станет рабочей лошадкой для ракет SpaceX Starship и их массивных сверхтяжелых ускорителей.

Каждый сверхтяжелый ускоритель будет оснащен 33 двигателями Raptor 2, а корабль Starship будет использовать девять собственных двигателей Raptor 2. Как и старые двигатели SpaceX Merlin на ракетах Falcon 9, Raptor 2 предназначен для многоразового использования, как и корабли Starship и Super Heavy.

Двигатели SpaceX Raptor V1 (слева) и V2 на выставке для СМИ, организованной генеральным директором Илоном Маском на стартовой площадке компании в Южном Техасе, Starbase, 10 февраля 2022 года. (Изображение предоставлено SpaceX)

Related Stories

Raptor 2 работает на жидком метане и жидком кислороде, новом топливе для SpaceX. Ракеты Falcon 9 используют жидкий кислород и ракетный керосин в своих двигателях Merlin.

Компания SpaceX несколько лет разрабатывала двигатели Raptor, в результате чего появился Raptor 2. Он имеет более обтекаемый дизайн по сравнению с первой версией SpaceX Raptor, включая менее сложные трубы и водопроводные линии.

«V1 выглядит как груда спагетти на рождественской елке — много «непонятных» кусочков. V2 значительно упрощен, но в то же время увеличена тяга», — сказал Маск в обновлении Starship от 10 февраля.

Возможно, работа SpaceX по оптимизации Raptor 2 придала ему больше сходства с далековами для фанатов «Доктора Кто» на этой неделе. Тем не менее, некоторые поклонники научно-фантастического шоу были удивлены, что Маск не выбрал другого злодея из «Кто» для подражания.

Я всегда думал, что Илон Маск создаст киберлюдей до того, как далеков. pic.twitter.com/rGGFYoflsq26 апреля 2022 г.

Подробнее

«Я всегда думал, что Илон Маск создаст Киберлюдей, прежде чем он создаст далеков», — написал Geekgirlforever.

Напишите Тарику Малику по телефону [email protected] или подпишитесь на него @tariqjmalik . Следуйте за нами @Spacedotcom , Facebook и Instagram .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Тарик является главным редактором Space. com и присоединился к команде в 2001 году, сначала в качестве стажера и штатного писателя, а затем в качестве редактора. Он освещает полеты человека в космос, исследования и космическую науку, а также наблюдение за небом и развлечения. Он стал управляющим редактором Space.com в 2009 году и главным редактором в 2019 году. До прихода в Space.com Тарик был штатным репортером The Los Angeles Times, освещая образование и городские события в Ла-Хабре, Фуллертоне и Хантингтон-Бич. Он также является разведчиком-орлом (да, у него есть значок за заслуги перед космическими исследованиями) и четыре раза ездил в космический лагерь в детстве и пятый раз во взрослом возрасте. Он имеет степень журналиста Университета Южной Калифорнии и Нью-Йоркского университета. Чтобы увидеть его последний проект, вы можете следить за Тариком в Твиттере.

Перспективный новый электрический йодный двигатель прошел ключевое испытание на орбите

Вид вниз по течению летной модели йодной электрореактивной двигательной установки НПТ30-И2, работающей в вакуумной камере.
(Изображение предоставлено ThrustMe)

Новый электрический двигатель, выбрасывающий йод, успешно прошел испытания на орбите, что может привести к созданию значительно более компактных, простых, дешевых и высокопроизводительных двигателей для спутников и космических аппаратов, говорится в новом исследовании.

Обычный 9Ракеты 0103 используют химические реакции для приведения в движение двигателя. Напротив, электрические двигатели создают тягу, используя электроэнергию для ускорения пропеллентов, таких как электрически заряженные ионы, от космического корабля.

Электрические двигатели генерируют гораздо меньшую тягу, чем химические ракеты, что делает их слишком слабыми для запуска космического корабля с поверхности Земли. Но электрические двигатели очень эффективны при создании тяги, учитывая небольшое количество топлива, которое они несут. Это делает их очень полезными для космических кораблей, которые уже находятся в космосе.

Связанный: Сверхбыстрые двигательные установки космического корабля (изображения)

Летная модель йодной электрореактивной двигательной установки НПТ30-И2, работающей в вакуумной камере, вид сбоку. (Изображение предоставлено ThrustMe)

В настоящее время ксенон является предпочтительным топливом для электрических двигателей. Однако ксенон встречается редко, составляя менее 1 части на 10 миллионов в земной атмосфере . Это также дорого, около 3000 долларов за 2,2 фунта (1 кг). Более того, газ требует громоздких резервуаров под давлением, а также сложной сети труб, клапанов и насосов, чтобы перемещать его по двигательной установке.

Возможной альтернативой ксенону, которую исследователи изучали в течение последних 20 лет, является йод, тот же элемент, который часто добавляют в поваренную соль и используют в качестве антисептика. Йод дешевле и более распространен, чем ксенон, и может храниться без давления в виде твердого вещества, которое при нагревании превращается непосредственно в газ, что потенциально обеспечивает значительную миниатюризацию и упрощение. Предыдущие исследования показали, что электрические двигатели, использующие йод, могут оказаться более эффективными, чем двигатели, использующие ксенон, в наземных испытаниях.

Однако йод сам по себе создает проблемы, когда дело доходит до движения. Например, йод обладает высокой коррозионной активностью и представляет потенциальную опасность для электроники и других систем на борту космического корабля. Кроме того, вибрации во время запуска и движения космического корабля на орбите могут привести к тому, что твердый йод распадется на куски, что, среди прочего, может повредить двигательную установку.

Ученые впервые запустили в космос электрический двигатель на основе йода и показали, что он может помочь вывести космический корабль на орбиту.

«Мы показываем, что йод можно безопасно использовать в космосе, предоставляя возможность для двигательных установок на борту даже самых маленьких космических кораблей», — сказал ведущий автор исследования Дмитрий Рафальский, главный технический директор и соучредитель космической двигательной компании ThrustMe, штаб-квартира которой недалеко от Парижа.

Новое электрическое подруливающее устройство NPT30-I2 от ThrustMe умещается в одном корпусе размером примерно 4 дюйма на 4 дюйма на 4 дюйма (10 сантиметров на 10 сантиметров на 10 сантиметров) и массой около 2,6 фунтов (1,2 кг). . Он служил двигательной установкой для 44-фунтового (20 кг) cubesat , спутник Beihangkongshi-1, управляемый китайской спутниковой компанией Spacety, который был запущен в космос на ракете Long March 6
6 ноября 2020 года.

Наземные радиолокационные станции подтвердили, что NPT30-I2 помог миниатюрному спутнику Маневр на орбите. В целом, новый двигатель испускал потоки йода, которые в совокупности увеличили высоту кубсата более чем на 1,8 мили (3 километра).

Истории по теме:

Новые результаты показывают, что йод является не только жизнеспособным топливом, но также может обеспечить почти на 50% более эффективное движение, чем ксенон, из-за таких факторов, как то, что йод легче электрифицировать, чем ксенон. По словам Рафальского, компания открыла производственную линию для этих новых двигателей и уже поставила более 10 из них производителям спутников по всему миру.

«Наша команда, состоящая примерно из 10 инженеров и нескольких докторов наук, достигла того, о чем многие десятилетия мечтали, — сказал Рафальский.

Чтобы решить проблему коррозии, ученые разработали керамику и полимеры для защиты металлических компонентов внутри спутника. Чтобы йод не рассыпался, они укрепили его, встроив кристаллы йода в пористый керамический блок.

«Мы пионеры в использовании йода, но это не значит, что мы не призываем других переходить на это топливо», — сказал Рафальский. «Мы очень открыто рассказываем о результатах наших исследований и с нетерпением ждем, когда все больше и больше производителей силовых установок перейдут на йод».

Новый двигатель может помочь крошечным спутникам и большим сетям спутников, таким как мегасозвездие SpaceX Starlink , выполнять маневры в космосе, например избегать столкновений, оставаться на орбите и переходить с одной орбиты на другую.

«В настоящее время большинство самых маленьких спутников не имеют каких-либо двигателей из-за сложности, стоимости и рисков, связанных с использованием стандартных двигательных установок», — сказал Рафальский. «Йод обеспечивает мощную тягу даже для самых маленьких спутников благодаря врожденным свойствам йода. Маневренность в космосе становится доступной для любого пользователя, включая университеты и небольшие стартапы».

В будущем исследователи хотят расширить свои исследования, чтобы охватить большие спутники на околоземной орбите, а также миссии в дальний космос, сказал Рафальский.

Ученые подробно описали свои выводы в выпуске журнала Nature от 18 ноября.

Первоначально опубликовано на Space.com. Следите за нами в Твиттере @Spacedotcom (открывается в новой вкладке) или на Facebook (открывается в новой вкладке) .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Чарльз К. Чой — автор статей для Space. com и Live Science. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде. Посетите его на http://www.sciwriter.us

Ракетный двигатель, который может изменить космические путешествия

— Плазменный ракетный двигатель, который в настоящее время проходит испытания, сулит новые перспективы для планов НАСА по исследованию космоса.

— НАСА получит увеличение бюджета в соответствии с новым планом расходов Дома , включая его возвращение на Луну.

— Космическая аналитическая компания наняла команду опытных сотрудников, чтобы поднять свой авторитет на Капитолийском холме.

ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В ПОЛИТИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО, наш обязательный к прочтению брифинг о политике и личностях, формирующих новую космическую эру в Вашингтоне и за его пределами. Напишите нам по адресу [email protected] с советами, предложениями и отзывами, а также найдите нас в Твиттере по адресу @bryandbender. И не забудьте посетить страницу астрополитики POLITICO, где вы найдете статьи, ответы на вопросы и многое другое.

«ПОЛНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ»: Это то, чего ракетная компания Ad Astra в конечном итоге надеется достичь в дальнем космосе, продолжая тестировать свой плазменный двигатель VASIMR в выходные — с целью достижения 100 часов, установленных НАСА.

«Это электрическая силовая установка, выведенная на новый уровень мощности», — сказал нам в четверг из Хьюстона генеральный директор компании Франклин Чанг-Диас. «Мы шли к этой цели уже много лет. Если предположить, что все остается вместе, ракета кажется удобной, а все температуры стабильными. Кажется, все работает. Для нас это большое дело».

Как это работает? Чанг-Диас, инженер-механик и бывший астронавт НАСА, называет двигатель с температурой выхлопа 5 миллионов градусов «буквенным супом из сверхзаряженных частиц». Это то, из чего сделаны солнце и звезды».

Он добавил, что «нет другой электрической ракеты, у которой есть такая возможность. Самая мощная действующая электрическая ракета — 5 киловатт. У нас сейчас 80 киловатт, и мы работаем уже более трех дней. Никто никогда не запускал ракету на таком уровне».

В конечном счете, идея заключается в том, чтобы «по сути объединить ядерно-электрический источник энергии с двигателем», добавил он. «Мы считаем, что атомная энергетика — это конечная цель».

Почему это может изменить правила игры: Ad Astra была единственной из трех компаний, получивших контракты НАСА в 2015 году в рамках государственно-частного партнерства NextSTEP, которое все еще действует. Если он сможет успешно завершить инженерную фазу, утверждает Чанг-Диас, двигатель может способствовать «полной трансформации транспортной схемы».

«Мы можем видеть миссии на Марс, которые могут длиться от двух до трех месяцев в одну сторону и даже быстрее по мере развития технологий», — пояснил он, по сравнению с «семью-восемью месяцами, а может быть, и дольше. Это полностью изменит способ транспортировки».

Это также означает «перемещение вещей с низкой околоземной орбиты в окрестности Луны, сбор мусора, перемещение спутников, транспортировку припасов, по существу, поддержку системы логистики», — сказал он.

Что касается полетов человека в космос? «Меньше радиации, меньше расходных материалов, все лучше», — сказал Чанг-Диас. Ядерно-электрический двигатель также означает, что космонавтам будет легче повернуть назад или изменить курс, если это необходимо, в отличие от традиционных космических кораблей, которые, по сути, предназначены для движения по инерции к месту назначения. «Когда у вас есть такая ракета, как наша, вы действительно постоянно работаете», — сказал Чанг-Диас.

Что его больше всего беспокоит? Сейчас не важно, будет ли двигатель работать; «На это почти скучно смотреть», — сказал он. Вопрос в том, сможет ли предприятие компании выдержать испытание. «Требования к вакууму чрезвычайно высоки. В камеру уходит много выхлопа. Вы должны удалить его», — сказал он. «Электричество, которое мы должны подавать на объект, очень дорогое. Объект является проблемой, по крайней мере, сейчас. Возможно, год назад я бы сказал, что ракета — это вызов. Теперь объект — это вызов».

ПОВЫШЕНИЕ БЮДЖЕТА НАСА: Комитет по ассигнованиям Палаты представителей на этой неделе внес поправки в свою версию бюджета НАСА на 2022 финансовый год, призвав к увеличению финансирования пилотируемых космических исследований, включая увеличение на 150 миллионов долларов программы Human Landing System для возвращения Американские астронавты на поверхности Луны.

Но достаточно ли этого, чтобы профинансировать второй проект HLS, , как хочет Конгресс? Единственная награда космического агентства SpaceX в апреле вызвала волну взаимных обвинений и пару протестов со стороны команд во главе с Blue Origin и Dynetics. SpacePolicyOnline больше рассказывает о том, что все это может означать для возвращения на Луну, называя предложение комиссии по выбору параллельного дизайна «скучным».

В целом комиссия по ассигнованиям Палаты представителей утвердила для космического агентства на следующий год 25,04 миллиарда долларов, что почти на 2 миллиарда больше бюджета этого года.

Прочтите: Полный отчет комитета по торговле, науке, правосудию и связанным с ними законопроектам о расходах и о законопроекте.

NRO Удваивает: Planet Labs объявила в четверг, что Национальное разведывательное управление продлило свой контракт на несекретные спутниковые снимки для оборонных и разведывательных миссий.

Сверхсекретная NRO, которая строит и управляет национальными спутниками-шпионами, в последние годы все больше полагалась на коммерческие изображения, открывая новые возможности для компаний дистанционного зондирования, таких как Planet Labs, BlackSky Global, HySpecIQ и Maxar. В прошлом году агентство заявило, что планирует заключить несколько таких контрактов в будущем.

«Это самостоятельная награда, присуждаемая непосредственно Planet, но мы также ожидаем проведения конкурса на коммерческие сервисы изображений, в котором могут принять участие несколько компаний», — сказал нам представитель Planet. Сумма контракта не разглашается.

Первоначальный контракт с Planet Labs был подписан в 2019 году.

Плюс: Сотрудник Национального разведывательного управления выбран для управления закупками космических сил через Space News.

INTO THE WILD BLUE YONDER: Полет Ричарда Брэнсона к краю космоса на борту корабля SpaceShipTwo компании Virgin Galactic в воскресенье прошел без сучка и задоринки. Но еще большим испытанием для растущей индустрии космического туризма является «первый полет человека», запланированный на 9 утра вторника из Западного Техаса на New Shepard компании Blue Origin с экипажем, в который входит основатель компании Джефф Безос.

Кто еще идет? Blue Origin в четверг назвала последнего члена экипажа, 18-летнего Оливера Деймена, который станет самым молодым человеком, отправившимся в космос.

Прощальный подарок: Основатель Amazon, которому также принадлежит The Washington Post, на этой неделе обязался пожертвовать 200 миллионов долларов на ремонт Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне и строительство нового образовательного центра. Это крупнейшее пожертвование с момента основания учреждения в 1846 году Джеймсом Смитсоном.

«Мы рады, что Джефф берет на себя обязательство помочь нам расширить охват и влияние Смитсоновского института, поскольку мы стремимся вдохновлять следующее поколение ученых, астронавтов, инженеров, педагогов и предпринимателей», — Стив Кейс, председатель Смитсоновского института. Попечительский совет, говорится в заявлении

Подробнее: Virgin Galactic и Blue Origin возьмут с собой науку в свои путешествия, через Popular Science. Маск, через ArsTechnica.

Звонок для пробуждения? Мы связались с рядом экспертов по космической политике для информационного бюллетеня POLITICO China Watcher на этой неделе о том, что недавние крупные успехи Китая означают для будущего космической торговли и исследований.

О чем беспокоиться : «[Коммунистическая партия Китая] контролирует огромные государственные ресурсы и может планировать долгосрочное финансирование секторов», — говорит Намрата Госвами, исследователь космической политики и соавтор книги «Борьба за Небеса: Соревнование великих держав за контроль над ресурсами космического пространства».

Эти сектора, по ее словам, включают в себя использование космических ресурсов, таких как добыча полезных ископаемых на Луне и разработка возобновляемых источников энергии с помощью космической солнечной энергии, а также прорыв в высокотехнологичных областях, таких как искусственный интеллект, робототехника и квантовые вычисления.

«США политики не поняли, что это часть создания Китаем космической инфраструктуры, которая принесет пользу и поможет ему обогнать США к 2049 году», — сказала она. «Президент Си Цзиньпин включил космос в свою задачу по превращению Китая из производства в сектор высоких технологий и инноваций, ориентированный на услуги».

Что может быть дальше? «Они проведут испытания космического излучения, приземлят многоразовые ракеты, создадут лунную исследовательскую станцию, построят прототип спутника на солнечной энергии, протестируют лунную трехмерную печать, захватят небольшой астероид и вернут его на Землю, а также полетят на ядерных двигателях. космический корабль», — сказал подполковник ВВС в отставке Питер Гарретсон, космический стратег, который сейчас является старшим научным сотрудником по оборонным исследованиям в Американском совете по внешней политике.

Эти предприятия «нацелены на создание строительных блоков для независимой от Земли цепочки поставок, чтобы стать космическим промышленным гигантом и доминирующей космической державой», — добавил он.

Будет ли Китай относиться к космосу по-другому? Скотт Пейс, который до января занимал пост исполнительного секретаря Космического совета Белого дома, говорит, что у него мало иллюзий относительно того, что Пекин будет относиться к космосу иначе, чем его агрессивное экономическое поведение и поведение в области безопасности здесь, на Земле. «Будет ли поведение Китая в коммерческом космосе заметно отличаться от поведения в других коммерческих секторах?» — спросил Пейс. «Возможно нет. Будет ли поведение Китая в космосе отличаться от поведения в других общих областях, таких как океаны? Может быть.»

Похоже, не все так обеспокоены. «Китай определенно наращивает свои возможности, и относительный баланс сил меняется», — сказал нам Брайан Уиден, директор по программному планированию Фонда «Безопасный мир». «Но это, как правило, потому, что они начали с гораздо более низкой точки, чем США».

«Я не совсем разделяю шумиху вокруг Китая, — добавил он, — но я обеспокоен».

ОБУЧАЮЩИЙ МОМЕНТ: Kayrros, аналитическая компания по наблюдению за Землей, специализирующаяся на энергетическом секторе, с офисами в Нью-Йорке и Хьюстоне, недавно привлекла влиятельную группу лоббистов из S-3 Group «для обучения работе с Kayrros, геопространственной платформой». которая использует спутники для обеспечения глобальных, детальных измерений в режиме реального времени, чтобы лучше понять энергетический рынок и связанные с ним изменения инфраструктуры», — говорится в недавнем публичном раскрытии информации.

Команда лоббистов Кайрроса включает Майка Ференса, , который был помощником бывшего члена палаты представителей Эрика Кантора и сенсаторов Джима Инхоуфа и Роя Бланта; Мэтт Браво, , работавший на представителя Стива Скализа; Кевин Кейси , бывший старший политический директор Демократического собрания; Оливия Курц , бывший начальник штаба сенатора Сьюзен Коллинз, которая также работала на бывшего члена палаты представителей Майка Касла; и Хосе Себальос, , бывший сотрудник Министерства транспорта.

TRIVIA

Поздравляем Кевина Кэнола , старшего специалиста по программам Управления международных и межведомственных отношений в штаб-квартире НАСА, за то, что он первым правильно ответил, что астронавты Аполлона-13 путешествовали дальше всех людей от Земли.

Вопрос этой недели: Сколько лун в нашей Солнечной системе? И какая из них самая большая и какая луна самая маленькая?

Первый человек, отправивший электронное письмо [email protected] с правильными ответами, получит право похвастаться и похвалиться в следующем информационном бюллетене!

— НАСА ищет предложения по развитию коммерческой космической станции: Space News

— НАСА и Northrop Grumman завершают заключение контракта на создание жилых помещений на лунном аванпосте: НАСА

— НАСА заявляет, что выяснило, что не так с Хабблом: футуризм

— НАСА идентифицирует , решение проблем разработки скафандров: Aviation Week

— Космический стартап Momentus нанимает бывшего чиновника Министерства обороны США в качестве генерального директора: Reuters

— Космический стартап Momentus обвиняется Комиссией по ценным бумагам и биржам во вводе инвесторов в заблуждение: The Verge

— Китай использует мифологию и научную фантастику, чтобы продавать миру свою космическую программу: The Space Review

— Израильская компания SpaceIL получает средства для новой лунной миссии: Associated Press

— Астероиды размером с город 10 раз сталкивались с древней Землей чаще, чем думали: Space. com

— варп-двигатель «Звездного пути» ведет к новой физике: Scientific American

СЕГОДНЯ: Новый космос Конференция о космической промышленной базе штата Нью-Мексико продолжается.

ВТОРНИК: Комитет Палаты представителей по науке, космосу и технологиям проводит слушание на тему «Потребности в спектре для наблюдений в науках о Земле и космосе» в 10:00 13:00

• Брайан Бендер @bryandbender
• Дэйв Браун @dave_brown24

Подписывайтесь на нас

Новая эра космических полетов? Многообещающие достижения в ракетном двигателе

Гарет Дорриан и Ян Уиттакер, The Conversation

Концепция звездолета SpaceX. Предоставлено: Александр Моррисович/Shutterstock

Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Darpa) недавно поручило трем частным компаниям Blue Origin, Lockheed Martin и General Atomics разработать ядерные тепловые ракеты для использования на лунной орбите.

Такая разработка, если ее запустить, может открыть новую эру космических полетов. Тем не менее, это лишь одно из нескольких захватывающих направлений в ракетном двигателе. Вот некоторые другие.

Химические ракеты

В качестве стандартных двигателей космических кораблей используются химические ракеты. Существует два основных типа: твердотопливные (например, твердотопливные ускорители на космических челноках) и жидкотопливные (например, Saturn V).

В обоих случаях используется химическая реакция для получения очень горячего газа под высоким давлением внутри камеры сгорания. Сопло двигателя обеспечивает единственный выход для этого газа, который, следовательно, расширяется из него, создавая тягу.

Для химической реакции требуется топливо, такое как жидкий водород или порошкообразный алюминий, и окислитель (агент, вызывающий химические реакции), такой как кислород. Есть много других переменных, которые в конечном итоге также определяют эффективность ракетного двигателя, и ученые и инженеры всегда стремятся получить большую тягу и топливную экономичность от данной конструкции.

Недавно частная компания SpaceX провела испытательные полеты своего прототипа ракеты-носителя Starship. В этом автомобиле используется «двигатель с полнопоточной системой сгорания (FFSC)», Raptor, который сжигает метан в качестве топлива и кислород в качестве окислителя. Такие конструкции были испытаны русскими в 1960-х и правительство США в 2000-х, но пока еще никто не летал в космос. Двигатели намного более экономичны и могут генерировать гораздо более высокое отношение тяги к весу, чем традиционные конструкции.

Ядерный ракетный двигатель транспортируется на испытательный стенд в Джекасс-Флэтс, штат Невада, 1967 год. Фото: AEC-NASA.

Тепловые ракеты деления

Ядро атома состоит из субатомных частиц, называемых протонами и нейтронами. Они определяют массу элемента — чем больше протонов и нейтронов, тем он тяжелее. Некоторые атомные ядра нестабильны и могут быть разделены на несколько меньших ядер при бомбардировке нейтронами. Это процесс ядерного деления, и он может высвободить огромное количество энергии. Когда ядра распадаются, они также высвобождают больше нейтронов, которые продолжают расщеплять большее количество атомов, вызывая цепную реакцию.

В тепловых ракетах ядерного деления газ-топливо, такой как водород, нагревается ядерным делением до высоких температур, создавая газ под высоким давлением в камере реактора. Как и в случае с химическими ракетами, он может выйти только через сопло ракеты, снова создавая тягу. Ракеты ядерного деления не предназначены для создания тяги, необходимой для подъема больших полезных грузов с поверхности Земли в космос. Однако в космосе они гораздо более эффективны, чем химические ракеты — при заданной массе топлива они могут разогнать космический корабль до гораздо более высоких скоростей.

Ракеты на ядерном топливе никогда не летали в космос, но они были испытаны на земле. Они должны быть в состоянии сократить время полета между Землей и Марсом примерно с семи месяцев до примерно трех месяцев для будущих миссий с экипажем. Однако очевидные недостатки включают образование радиоактивных отходов и возможность неудачного запуска, что может привести к распространению радиоактивного материала на большую территорию.

Основной инженерной задачей является достаточно миниатюризация реактора, чтобы он поместился на космическом корабле. Уже существует бурно развивающаяся промышленность по производству компактных ядерных реакторов, включая разработку ядерного реактора меньшего размера, чем взрослый человек.

Ионный двигатель NASA Deep Space 1. Предоставлено: НАСА.

Электрическая двигательная установка

Основные элементы научной фантастики, настоящие ионные двигатели генерируют заряженные частицы (ионизация), ускоряют их с помощью электрических полей, а затем запускают из двигателя. Пропеллентом является газ, такой как ксенон, довольно тяжелый элемент, который легко заряжается электричеством.

Когда заряженные атомы ксенона ускоряются из двигателя, они передают космическому кораблю очень небольшое количество импульса (произведение массы и скорости), обеспечивая плавную тягу. Хотя ионные двигатели медленные, они являются одними из самых экономичных из всех методов движения космических кораблей, поэтому они могут продвинуть нас дальше. Ионные двигатели обычно используются для управления ориентацией (изменение направления, в котором смотрит космический корабль) и рассматривались для спуска с орбиты старых спутников.

Современные ионные двигатели питаются от солнечных элементов, что делает их работающими на солнечной энергии и требует очень мало топлива. Они использовались в миссии Esa SMART-1 на Луну и в миссии Bepi-Colombo на пути к Меркурию. НАСА в настоящее время разрабатывает высокомощную электрическую двигательную установку для Лунных ворот, аванпоста, который будет вращаться вокруг Луны.

Солнечные паруса

В то время как для движения обычно требуется определенное топливо, более «зеленый» метод, основанный только на солнечном свете.

Солнечный парус Икарос. Авторы и права: Павел Хрдличка, Википедия, CC BY-SA.

Паруса полагаются на физическое свойство сохранения импульса. На Земле мы привыкли видеть этот импульс как динамическое давление частиц воздуха, вдувающихся в лист при движении под парусом, толкающих судно вперед. Свет состоит из фотонов, которые не имеют массы, но имеют импульс и могут передавать его парусу. Поскольку энергии отдельных фотонов очень малы, для любого заметного ускорения требуется чрезвычайно большой размер паруса.

Прирост скорости также будет зависеть от того, насколько далеко вы находитесь от Солнца. На Земле мощность, получаемая от солнечного света, составляет около 1,3 кВт на квадратный метр. Если бы у нас был парус размером с футбольное поле, это равнялось бы 9,3 МВт, обеспечивая очень низкое ускорение даже для объекта с малой массой.

Солнечные паруса были испытаны японским космическим кораблем IKAROS, который успешно пролетел мимо Венеры, и Lightsail-2 Планетарного общества, который в настоящее время находится на орбите вокруг Земли.

Один из способов повысить эффективность и уменьшить размер паруса — использовать лазер для движения космического корабля вперед. Лазеры производят очень интенсивные лучи фотонов, которые можно направить на парус, чтобы обеспечить гораздо более высокое ускорение, но их необходимо построить на околоземной орбите, чтобы избежать потери интенсивности в атмосфере. Лазеры также были предложены в качестве средства удаления космического мусора — свет от лазера может замедлить часть орбитального мусора, который затем упадет с орбиты и сгорит в атмосфере.

Разработка ядерных ракет может кого-то волновать, а кого-то беспокоить. Однако по мере того, как частные компании и национальные космические агентства все больше стремятся к устойчивому присутствию человека в космосе, эти альтернативные средства передвижения станут более популярными и могут революционизировать нашу зарождающуюся космическую цивилизацию.

Узнать больше

Чтобы безопасно исследовать Солнечную систему и не только, космические корабли должны летать быстрее — ответом могут быть ракеты с ядерными двигателями

Предоставлено
Разговор

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.

Цитата :
Новая эра космонавтики? Перспективные достижения в области ракетных двигателей (10 мая 2021 г.)
получено 29сентябрь 2022 г.
с https://phys.org/news/2021-05-era-spaceflight-advances-rocket-propulsion.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

«Винтовой двигатель» инженера НАСА может нарушать законы физики

Джон Картрайт

Ракетные двигатели, не требующие топлива, уже предлагались ранее: это иллюстрация ЭМ-привода

Иллюстрация luismmolina/iStock/Getty Images Plus

реакция: это принцип, по которому работают все космические ракеты, выбрасывая топливо в одном направлении, чтобы лететь в другом. Но один инженер НАСА считает, что сможет доставить нас к звездам вообще без топлива.

Разработанный Дэвидом Бернсом из Центра космических полетов им. Маршалла НАСА в Алабаме, «винтовой двигатель» использует эффекты изменения массы, которые, как известно, происходят на околосветовых скоростях. Бернс опубликовал документ с описанием концепции на сервере технических отчетов НАСА.

В некоторых кругах это было встречено скептически, но Бернс считает, что его концепция заслуживает внимания. «Мне удобно выбрасывать его туда, — говорит он. «Если кто-то скажет, что это не работает, я буду первым, кто скажет, что попробовать стоило».

Реклама

Чтобы понять принцип работы двигателя Бернса, представьте себе коробку на поверхности без трения. Внутри этой коробки находится стержень, по которому может скользить кольцо. Если пружина внутри коробки толкает кольцо, кольцо будет скользить по стержню в одну сторону, а коробка будет отскакивать в другую. Когда кольцо достигает конца коробки, оно отскакивает назад, и направление отдачи коробки тоже меняется. Это действие-противодействие, также известное как третий закон движения Ньютона, и в нормальных обстоятельствах он ограничивает колебания коробки вперед и назад (см. видео ниже).

Но, спрашивает Бернс, что, если масса кольца намного больше, когда оно скользит в одном направлении, чем в другом? Тогда это даст ящику больший толчок с одного конца, чем с другого. Действие превысит противодействие, и коробка ускорится вперед (см. видео ниже).

Это изменение массы не запрещено физикой. В специальной теории относительности Эйнштейна говорится, что объекты набирают массу по мере того, как движутся к скорости света, и этот эффект необходимо учитывать в ускорителях частиц. На самом деле упрощенной реализацией концепции Бернса было бы заменить кольцо круговым ускорителем частиц, в котором ионы быстро разгоняются до релятивистской скорости во время одного удара и замедляются во время другого.

Но Бернс считает, что было бы разумнее отказаться от коробки и стержня и использовать ускоритель частиц для бокового, а также кругового движения — в этом случае ускоритель должен иметь форму спирали.

Узнайте больше о миссиях НАСА: исследуйте четыре космических центра НАСА в туре New Scientist Discovery Tour

Он также должен быть большим — около 200 метров в длину и 12 метров в диаметре — и мощным, требующим 165 мегаватт мощности для генерировать всего 1 ньютон тяги, что примерно равно силе, которую вы используете, чтобы печатать на клавиатуре. По этой причине двигатель сможет развивать значительную скорость только в космической среде без трения. «Сам двигатель мог бы разогнаться до 99 процентов скорости света, если бы у вас было достаточно времени и сил», — говорит Бернс.

Предложения без топлива не новы. В конце 1970-х американский изобретатель Роберт Кук запатентовал двигатель, который якобы преобразовывал центробежную силу в поступательное движение. Затем, в начале 2000-х годов, британский изобретатель Роджер Шойер предложил электромагнитный привод, который, как он утверждал, может преобразовывать захваченные микроволны в тягу. Ни одна из концепций не была успешно продемонстрирована, и обе широко считаются невозможными из-за нарушения сохранения импульса, основного физического закона.

Мартин Таймар из Дрезденского технологического университета в Германии, проводивший испытания EM Drive, полагает, что винтовой двигатель, вероятно, столкнется с той же проблемой. «Все инерционные двигательные установки, насколько мне известно, никогда не работали в условиях отсутствия трения», — говорит он. Эта машина использует специальную теорию относительности, в отличие от других, что усложняет картину, говорит он, но «к сожалению, всегда есть действие-противодействие».

Подробнее: «Невозможный» привод EM все-таки не работает

Бернс работал над своим проектом в частном порядке, без какой-либо спонсорской поддержки со стороны НАСА, и он признает, что его концепция крайне неэффективна. Однако, по его словам, есть возможность собрать большую часть энергии, которую ускоритель теряет в виде тепла и излучения. Он также предлагает способы сохранения импульса, например, при вращении ускоренных ионов.

«Я знаю, что есть риск оказаться на одном уровне с электромагнитным двигателем и холодным синтезом, — говорит он. «Но вы должны быть готовы к смущению. Очень сложно изобрести что-то новое под солнцем и действительно работающее».

Дополнительная информация по этим темам:

• инженерия
• космический полет
• физика

Новая технология двигателя, которая может быстрее доставить нас на Марс

Мэри-Энн Рассон
Science Writer

• Опубликовано

  000Z»> 25 декабря 2019 г.

Источник изображения, Lockheed Martin

,

Mars Base Lam Если мы когда-нибудь будем совершать регулярные путешествия с Земли на Марс и в другие отдаленные места, нам могут понадобиться новые виды двигателей. Инженеры изучают революционные новые технологии, которые могут помочь нам пересечь Солнечную систему за гораздо меньшее время.

Из-за того, что Марс и Земля вращаются вокруг Солнца, расстояние между ними колеблется от 54,6 млн км до 401 млн км.

Миссии на Марс начинаются, когда две планеты приближаются друг к другу. Во время одного из этих подходов требуется девять месяцев, чтобы добраться до Марса с помощью химических ракет — широко распространенной формы движения.

Это много времени для путешествия. Но инженеры, в том числе из космического агентства США (НАСА), работают с промышленными партнерами над разработкой более быстрых способов добраться туда.

Итак, какие технологии самые многообещающие?

Солнечная электрическая двигательная установка

Солнечная электрическая двигательная установка может использоваться для отправки грузов на Марс перед миссией человека. По словам доктора Джеффа Шихи, главного инженера Управления космических технологий НАСА, это обеспечит готовность оборудования и материалов и ожидание астронавтов, когда они прибудут на химических ракетах.

С помощью солнечной электрической тяги большие солнечные батареи разворачиваются для захвата солнечной энергии, которая затем преобразуется в электричество. Это приводит в действие то, что называется двигателем Холла.

Есть плюсы и минусы. С другой стороны, вам нужно гораздо меньше топлива, поэтому космический корабль становится легче. Но транспортному средству также требуется больше времени, чтобы добраться туда.

«Для того, чтобы нести полезный груз, который нам понадобится, нам, вероятно, потребуется от двух до 2,5 лет, чтобы добраться туда», — говорит доктор Шихи BBC.

Источник изображения, НАСА

Подпись к изображению,

Aerojet Rocketdyne работает над двигателем Холла для лунных врат

«Для того, чтобы построить на Марсе аванпосты, чтобы экипажи могли выживать в течение нескольких месяцев, и транспортных средств, вам понадобится много груза».

Aerojet Rocketdyne работает над двигателем Холла для Gateway, предполагаемой космической станции на лунной орбите.

«Солнечная — лучшая, потому что мы знаем, что можем масштабировать ее», — объясняет Джо Кэссиди, исполнительный директор космического подразделения Aerojet Rocketdyne.

«Сегодня они уже летают на спутниках связи. Уровень мощности, на котором мы летаем сегодня, составляет 10-15 кВт (киловатт), и мы собираемся увеличить его до чего-то большего, чем 50кВт.»

Мистер Кэссиди сказал, что двигатель Aerojet Rocketdyne Hall будет намного экономичнее, чем ракетный двигатель на жидком водороде и кислороде.

Но хороший способ удешевить доступ к космосу — сократить количество запусков, объясняет он.

«Я думаю, что электрическая солнечная двигательная установка — это очень хорошая технология, использующая ксенон в качестве топлива. Но два основных недостатка — это время, необходимое для того, чтобы добраться туда, и размер солнечных батарей», — говорит Тим ​​Сичан, архитектор пилотируемых космических полетов в аэрокосмическом гиганте Lockheed Martin.

Дейл Томас, профессор и видный ученый в области системной инженерии Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH), согласен с этим.

«Солнечная электроэнергия хорошо работает для небольших полезных нагрузок, но у нас все еще есть проблемы с ее масштабированием», — сказал он Би-би-си.

Он считает, что это может стать важной альтернативной технологией, если удастся решить технические проблемы. Но на данный момент, по его словам, есть и другие варианты получше, например, ядерная тепловая электрическая двигательная установка.

Ядерная тепловая электрическая двигательная установка

Другая идея заключается в использовании химических ракет для взлета с Земли и посадки на Марс. Но для средней части пути некоторые инженеры предлагают использовать нечто, называемое ядерным термоэлектрическим двигателем.

Источник изображения, НАСА

Подпись к изображению,

Стыковка модуля экипажа «Орион» с «Вратами» на лунной орбите

Астронавты могут быть отправлены к «Вратам» в капсуле НАСА «Орион». Затем капсула экипажа «Орион» состыкуется с транспортным средством.

После того, как «Орион» будет подключен к транспортному средству, ядерная электрическая ракета будет использоваться для доставки капсулы экипажа и транспортного модуля на Марс, где они соединятся с марсианским орбитальным аппаратом и посадочным модулем, ожидающими на орбите Марса.

В ядерной теплоэлектрической ракете небольшой ядерный реактор нагревает жидкий водород. Газообразная форма элемента расширяется и выбрасывается из двигателя.

«Если мы сможем сократить время перехода [на Марс] на 30-60 дней, это уменьшит воздействие радиации на экипаж», — говорит г-н Кэссиди. «Мы рассматриваем ядерную тепловую энергию как ключевую технологию, потому что она может обеспечить более быстрое время транзита».

Дейл Томас вместе с UAH заключил контракт с НАСА на разработку космической ракеты с ядерным тепловым двигателем. Он считает, что ядерная термоэлектрическая технология является наиболее близкой к готовой к использованию новой технологией двигателей.

«По некоторым траекториям, которые мы проходим в моей лаборатории, мы можем сократить время перехода до трех месяцев, что все еще очень долго, но это примерно треть времени, которое требуется химическому двигателю, чтобы добраться туда» он говорит.

Источник изображения, НАСА

Image caption,

Находясь в космосе, астронавты подвергаются воздействию радиации. Некоторые представители космической отрасли опасаются, что ядерная тепловая тяга повысит этот риск.

Компания Boeing не очень заинтересована в ядерной тепловой тяге, потому что беспокоится о воздействии ядерного реактора на астронавтов.

Мистер Томас не согласен: «Это распространенное заблуждение. Водородное топливо — отличный радиационный щит.

«Экипаж будет находиться на одном конце машины, а двигатель — на другом. Таким образом, предварительные расчеты показывают, что экипаж получит большую дозу облучения от космических лучей, чем от ядерного теплового двигателя». 0003

Тем не менее, он признает один недостаток технологии — невозможность легко проверить ее на Земле.

Но НАСА разрабатывает аппарат для наземных испытаний, очищающий выхлопные газы от радиоактивных частиц, что делает возможным наземные испытания.

Электрический ионный двигатель

Еще одна идея — электрический ионный двигатель. Они генерируют тягу, ускоряя ионы — заряженные атомы или молекулы — с помощью электричества.

Ионный двигатель уже используется для питания спутников в космосе. Но они производят лишь малую тягу — больше похожую на мощность фена — и поэтому имеют низкое ускорение. Но со временем они могут достигать высоких скоростей.

Ad Astra сообщает, что работает над типом двигателя под названием Vasimr, который использует радиоволны для ионизации и нагрева топлива, а затем магнитное поле для ускорения получающегося супа частиц — плазмы. Vasimr спроектирован так, чтобы производить гораздо большую тягу, чем стандартный ионный двигатель.

Необходимое электричество можно получить разными способами. Но для отправки людей на Марс команда хочет использовать ядерный реактор. Vasimr будет использовать солнечную энергию для небольших полезных нагрузок.

Президент и главный исполнительный директор Ad Astra Франклин Чанг Диаз, бывший астронавт НАСА, говорит, что в идеале миссии с экипажем должны добраться до Марса менее чем за девять месяцев.

Источник изображения, Ad Astra

Image caption,

Бывший астронавт НАСА Франклин Чанг-Диас

Полет на Красную планету намного сложнее, чем на Луну, говорит он.

«Решение состоит в том, чтобы действовать быстро», — сказал г-н Чанг Диаз Би-би-си. «Для космического корабля весом 400–600 метрических тонн с уровнем мощности 200 МВт (мегаватт) вы можете добраться до Марса за 39

Дейл Томас считает, что масштабирование Vasimr будет трудным, как переход от мощности газонокосилки к космической ракете. Но технология действительно многообещающая.

может решить технические проблемы Vasimr, он кажется лучшим выбором для электрического двигателя в масштабе космического корабля, перевозящего людей, — говорит мистер Томас.

— Физики говорят, что он должен работать. Однако я должен отметить, что Vasimr все еще находится в стадии разработки в лаборатории; он далек от того, чтобы быть готовым к полету в любом масштабе».

Г-н Чанг Диас не видит проблемы в расширении масштабов, просто в настоящее время нет рынка для двигателя мощностью 10 МВт, поэтому Ad Astra придерживается 200 кВт.

«У нас есть рынок для двигателя мощностью 200 кВт, на низкой околоземной орбите и вблизи Луны ведется активная работа по перемещению околоземных спутников», — говорит г-н Чанг Диаз.

Компания Lockheed Martin также считает Vasimr многообещающей технологией, но основное внимание она уделяет солнечной электрической силовой установке.

Чемодан для химических ракет

Хотя новые технологии интересны, опытные космические игроки Lockheed Martin и Boeing считают, что ракеты на жидком химическом топливе должны стать основой любой миссии человека на Марс.

Компания Lockheed Martin говорит, что у нас уже есть технология, необходимая для полета на Марс, а химические ракеты — проверенная технология, которая работала во всех миссиях «Аполлон».

«У нас уже есть технология, которая позволит нам сегодня отправиться на Марс, — говорит г-н Сичан, бывший системный архитектор Orion.

Источник изображения, НАСА. системы и получение опыта полетов в дальнем космосе, а также разработка технологий, которые станут новаторскими в будущем».

Ракеты-носители на водороде используются с 1960-х годов, и они имеют высокий уровень успеха, подчеркивает он.

«Система космического запуска НАСА (SLS) оснащена четырьмя ракетными двигателями RS-25 на жидком водороде и кислороде», — сообщил Би-би-си специалист по ракетным двигателям Boeing Роб Брурен.

«Это традиционные двигатели для шаттлов, и преимущество RS-25 в том, что они являются хорошо зарекомендовавшими себя высоконадежными двигателями. определенно работает. С новыми технологиями они звучат хорошо на бумаге, но когда дело доходит до их реализации, вы столкнетесь с проблемами, которые задержат вас» 9.0003

Когда мы доберемся до Марса?

Недавнее исследование, проведенное Институтом политики науки и технологий (STPI), показало, что пилотируемые миссии на Марс вряд ли будут следовать расписанию НАСА и начинаться в 2033 году.

Источник изображения, НАСА

Подпись к изображению,

астронавты вернутся на Луну в рамках программы «Артемида» к 2024 году

Учитывая ограниченность бюджета НАСА, STPI считает более вероятным, что мы отправимся на Марс в 2039 году, хотя Белый дом хочет, чтобы космическое агентство США первым исследовало Луну к 2024 году в рамках программы Artemis.

Доктор Пол Димотакис, Джон К., профессор аэронавтики и профессор прикладной физики Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт) в Нортропе, скептически относится к новым технологиям и даже к химическим двигателям.