Содержание
«Плазменные двигатели нового поколения успешно начали штатную работу в космосе» в блоге «Космонавтика»
В октябре успешно начали штатную работу на орбите в составе
космического аппарата разработки ОАО «Информационные спутниковые
системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» блоки коррекции
на основе плазменных двигателей холловского типа нового
поколения, которые были разработаны, испытаны и изготовлены
специалистами ГНЦ ФГУП «Центр
Келдыша».
Созданием плазменных двигателей руководил
профессор Олег
Анатольевич Горшков во время его работы в ГНЦ ФГУП
«Центр Келдыша», являясь руководителем подразделения-разработчика
и главным конструктором изделия (в течение 9,5 лет с момента
начала проекта и до изготовления летных комплектов двигателей,
что совпало с его переходом на постоянную работу в МФТИ).
Поздравляем коллектив разработчиков с успешным завершением
многолетней ОКР —началом работы новых плазменных двигателей в космосе.
Желаем дальнейших успехов в создании перспективных
образцов космической техники.Плазменные двигатели холловского
типа относятся к классу электромагнитных двигателей с внешним магнитным полем, в которых замкнутый дрейф электронов
играет ключевую роль. В основе действия холловского
двигателя лежит создание сильного электрического поля в плазме.
Впервые идея о формировании заметного перепада потенциала в плазме была высказана советским физиком А.В. Жариновым в ходе
исследований распределения потенциала по радиусу в цилиндрической магнитной ловушке с магнитными «пробками» при
магнетронном способе создания плазмы, содержащей быстрые ионы.
Позднее на базе этой идеи были разработаны две схемы холловских
двигателей — двигатель с анодным слоем (предложен А.В. Жариновым)
и стационарный плазменный двигатель (предложен А.И.
Морозовым).
Принято считать, что размер зоны ускорения в осевом
направлении в стационарном плазменном двигателе больше, чем в двигателе с анодным слоем.
Тем не менее, эти двигатели близки по принципу действия и достигаемым параметрам. С более подробным
описанием результатов современных исследований проблем создания
холловских двигателей можно ознакомиться в монографии «Холловские
и ионные плазменные двигатели для космических аппаратов» (О.А.
Горшков, В.А, Муравлёв, А.А. Шагайда, под ред. академика РАН А.С.
Коротеева. М.: Машиностроение, 2008).
Россия занимала и занимает лидирующие позиции в области разработки холловских двигателей. В нашей стране накоплен
уникальный опыт их практического применения (1971 год — первые
летные испытания; 1982 год — начало штатного использования в космосе). Основная область использования таких двигателей —
поддержание орбиты геостационарных спутников связи в направлениях
«север-юг» и «запад-восток».
С 2004 года российские холловские двигатели начали
применяться на борту зарубежных космических аппаратов ведущих
фирм США и Европы. В настоящее время 3 из 5 мировых лидеров по производству спутников (EADS Astrium (EU), Thales Alenia Space
(EU) и Space Systems/Loral (USA)) используют холловские
двигатели, сделанные в России.
Таким образом, плазменные двигатели
холловского типа — пример советской/российской технологии
мирового уровня, активно использующейся не только в России, но и за рубежом.
Курс на Альфа Центавра. В США создадут ракетный двигатель для быстрых полетов к Марсу и дальше
В США представили концепт ракетного двигателя будущего, который позволит добраться до Марса за три месяца.
Related video
Химические ракетные двигатели уже близки к пределам своих мощностей, а электрические ракетные двигатели обладают слишком низкой тягой для исследования космоса. Поэтому ракетостроительная отрасль продолжает искать способы создания более эффективных и мощных ракетных двигателей на ядерной энергии. В случае успеха такие ядерные ракеты будут в несколько раз эффективнее, чем их химические аналоги.
Основная же проблема заключается в том, чтобы создать ядерный реактор, который будет достаточно легким и безопасным в использовании за пределами земной атмосферы, особенно если на борту космического корабля будет экипаж.
Ядерный ракетный двигатель NERVA: забытая миссия на Марс
Сама идея ядерного ракетного двигателя (NTP), использующего энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги, далеко не нова. В 1961 году NASA и Комиссия по атомной энергии США приступили к совместному проекту NERVA для создания ядерного ракетного двигателя. В рамках программы были спроектированы и испытаны некоторые прототипы передовых двигателей.
Успехи программы побудили тогдашнего директора Центра космических полетов им. Джорджа Маршалла и пионера ракетостроения Вернера фон Брауна поддержать амбициозную миссию. Ее целью был полет на Марс дюжины астронавтов на борту космического корабля с двумя ракетами-носителями.
Первые шаги. В разгар космической гонки, в 1967 г., американская Комиссия атомной энергии впервые представила публике макет ядерного ракетного двигателя NERVA
Фото: Getty Images
Каждая ракета должна была приводиться в движение тремя двигателями NERVA.
Фон Браун полагал, что экипаж может отправиться на Красную планету в ноябре 1981-го и приземлиться на Марсе в августе 1982 года.
Представляя свой план в августе 1969 года, фон Браун заявил, что миссия станет большим вызовом для нации, но представляет собой задачу не сложнее, чем высадка человека на Луну.
Увы, смена приоритетов, изменение мировой политики и урезание бюджета агентства привели к свертыванию программы NASA по созданию ядерного ракетного двигателя в конце 1972 года.
Новый ядерный ракетный двигатель: в два раза быстрее
Спустя более 40 лет американское космическое агентство решило вернуться к своей программе. В 2018 году NASA снова начало работу над ядерным ракетным двигателем, назвав технологию такой, которая «меняет правила игры» в вопросах исследования глубокого космоса.
В теории космические корабли со световым парусом смогут долететь до Альфа Центавра за 20–30 лет
В отличие от традиционных ракетных двигателей, сжигающих топливо для создания тяги, в ядерной системе для нагрева рабочего тела (обычно жидкого водорода) используется непосредственно реактор.
Водород выбрасывается через сопло, двигая космический корабль вперед. Это позволяет удвоить эффективность использования топлива, а значит — уменьшить размеры ракеты и сократить время полета.
В последние годы компании, занимающиеся строительством ядерных реакторов и атомных подлодок, представляли свои концепты NTP. Практически все они были так или иначе основаны на последней модификации ядерного ракетного двигателя NERVA NRX, разработанного в конце 1968 года в США.
Самую свежую проектную концепцию представила компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech), которая участвует в программе, спонсируемой NASA.
Компания заявляет, что новая концепция более безопасная и надежная, чем предыдущие проекты NTP, и гораздо эффективнее, чем химическая ракета. Разработка обещает произвести революцию в дальних космических путешествиях, сократив время на полет от Земли до Марса до трех месяцев. На данный момент такой путь займет около семи-восьми месяцев, если планеты находятся в удачном расположении.
Тогда многие эксперты предположили, что ядерный двигатель является потомком РД-0410.
Космические двигатели будущего: солнечные паруса и топливо из темной материи
Пока ядерные ракетные двигатели остаются не более чем амбициозными проектами, которые когда-нибудь позволят человечеству исследовать космос. Наравне с ними также существуют еще более дерзкие идеи того, какими могут быть двигатели будущего.
Одна из таких идей, разработка которой уже началась, заключается в создании космических кораблей со световым парусом. В теории такие аппараты смогут долететь до Альфа Центавра за 20–30 лет. Для этого космический корабль должен двигаться со скоростью от 15% до 20% от скорости света.
Мирный атом. Компания USNC-Tech, которая разработала ядерный двигатель нового поколения, обещает, что он будет безопасным, поскольку радиоактивный уран имеет надежное керамическое покрытие
Фото: NASA
Авторы проекта Breakthrough Starshot сперва собираются запустить небольшие зонды со световыми парусами.
С Земли на них направят мощные лазеры, каждый парус размером 4х4 м будет получать луч с энергией в 1 тераджоуль. Лазеры направят зонды в систему Альфа Центавра и разгонят их до необходимой скорости.
Если идея с солнечными парусами может еще хоть как-то сойти за реальный научный проект, то остальные планы скорее похожи на фантастику.
Некоторые физики-теоретики предполагают, что существует возможность создать топливо из антивещества. Как известно, вещество и антивещество самоуничтожаются, когда сталкиваются друг с другом, именно этот процесс аннигиляции и хотят использовать в ракетах. Вместо того чтобы использовать химическое или даже ядерное топливо, где только часть массы, поступающей на борт, преобразуется в энергию, аннигиляция вещества-антивещества преобразует 100% массы в энергию. Для топлива это предельная эффективность.
Еще более сумасшедшей идеей кажется двигатель, работающий на гипотетически существующей темной материи. Согласно теории, темной материи крайне много во Вселенной.
И если ученые найдут способ собирать ее и превращать частицы темной материи в энергию, то у человечества появится источник энергии с высокой эффективностью и в неограниченных количествах.
Преимущество заключается в том, что в галактике темная материя находится буквально повсюду, а это означает, что не нужно будет брать с собой топливо.
Внедрение подобных технологий открыло бы одну из самых впечатляющих перспектив из всех: возможность достичь любого места во Вселенной. Если человечество ограничится сегодняшними ракетными технологиями, то потребуются как минимум десятки тысяч лет, чтобы совершить путешествие от Земли до ближайшей звездной системы за пределами Солнечной.
Двигательная установка следующего поколения
получила 67 миллионов долларов от НАСА
Передовые солнечные электрические двигатели потребуются для будущих экспедиций человека в дальний космос, в том числе на Марс. Здесь показан двигатель Холла мощностью 13 киловатт, который оценивается в Исследовательском центре Гленна НАСА в Кливленде.
Двигатели Холла улавливают электроны в магнитном поле и используют их для ионизации бортового топлива. Он использует в 10 раз меньше топлива, чем эквивалентные химические ракеты.
(Изображение предоставлено НАСА)
Двигатели следующего поколения, на которые НАСА рассчитывает для запуска миссий к астероиду и Марсу, скоро начнут обретать форму.
Космическое агентство заключило с калифорнийской компанией Aerojet Rocketdyne 36-месячный контракт на сумму 67 миллионов долларов на разработку, создание и испытание усовершенствованной сверхэффективной солнечной электрической двигательной установки (SEP). По словам представителей НАСА, эти новые двигатели должны оказать глубокое влияние на будущее космических полетов.
«По сути, мы строим новую трансмиссию, которая позволит использовать совершенно новые платформы для исследования дальнего космоса», — заявил Брайан Смит, директор Управления систем космических полетов в Исследовательском центре Гленна НАСА в Огайо, во время брифинга в четверг (21 апреля).
). [Электромобили для исследования дальнего космоса (Фотогалерея)]
Системы SEP преобразуют солнечную энергию в электричество, а затем используют это электричество для ускорения ионов, вылетающих из сопла, создавая тягу. Инженеры разрабатывают технологию SEP более полувека, и такие ионные двигатели использовались на нескольких космических кораблях на протяжении многих лет, в том числе на зонде Dawn НАСА, который в настоящее время находится на орбите карликовой планеты Церера.
Двигатели SEP гораздо более эффективны, чем традиционные химические ракеты, и требуют меньше топлива для полета на заданное расстояние. Однако ионные двигатели генерируют меньшую тягу, чем стандартные ракеты, поэтому кораблям с двигателями SEP обычно требуется немного больше времени, чтобы добраться из точки А в точку Б в космосе.
НАСА заявило, что хочет, чтобы Aerojet Rocketdyne придала ионным двигателям большую мощность, вдвое превышающую тягу доступных в настоящее время систем SEP. Агентство планирует использовать передовые ионные двигатели в различных миссиях, в том числе в своем проекте по отрыву валуна от сближающегося с Землей астероида и перемещению его на орбиту вокруг Луны.
Там скалу посетят космонавты.
По словам представителей агентства, более мощная система SEP также должна помочь в реализации плана НАСА по отправке ботинок на Марс к концу 2030-х годов. По словам Смита, такие двигатели по-прежнему будут слишком медленными для миссий с экипажем на Красной планете (в которых, скорее всего, будут использоваться традиционные химические двигатели), но они позволят более дешево и эффективно перевозить большое количество грузов и инфраструктуры, необходимых для поддержки астронавтов. 9Системы 0003
SEP «позволяют либо снизить класс ракеты-носителя, либо увеличить груз», — сказал он.
НАСА планирует запустить роботизированный зонд для захвата астероидов к 2020 или 2021 году. К тому времени новая система SEP должна быть готова к работе, если все пойдет по плану, заявили представители агентства. (Посещение астронавтом перенаправленного валуна с использованием капсулы NASA Orion и ракеты Space Launch System произойдет в 2025 или 2026 году).0022 и Google+ .
Следуйте за нами @Spacedotcom , Facebook или Google+ . Первоначально опубликовано на Space.com .
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].
Майкл Уолл — старший космический писатель Space.com (открывается в новой вкладке) , присоединился к команде в 2010 году. В основном он освещает экзопланеты, космические полеты и военный космос, но, как известно, увлекается космическим искусством. Его книга о поисках инопланетной жизни «Out There» была опубликована 13 ноября 2018 года. Прежде чем стать научным писателем, Майкл работал герпетологом и биологом дикой природы. У него есть докторская степень. по эволюционной биологии Сиднейского университета, Австралия, степень бакалавра Аризонского университета и диплом о высшем образовании в области научного письма Калифорнийского университета в Санта-Круз.
Чтобы узнать, какой у него последний проект, вы можете подписаться на Майкла в Твиттере.
НАСА рассматривает возможность использования солнечной энергии для питания нового поколения космических кораблей
Встроить
Поделиться
НАСА надеется на солнечную энергию для питания нового поколения космических кораблей
от VOA
В настоящее время нет доступных медиа-источников
0:00
0:06:07
0:00
Американское космическое агентство NASA недавно запустило свой космический корабль DART для проверки метода защиты Земли от угрожающих астероидов .
НАСА говорит, что миссия DART также тестирует несколько новых технологий. Одним из них является двигательная установка , которая получает энергию от солнца. Эта технология называется солнечной электрической тягой.
Поскольку система использует солнечную энергию вместо двигателей, работающих на топливе, ей не нужны большие тяжелые топливные баки.
Если технология будет успешной, она может помочь в создании космических кораблей нового поколения.
Чиновники НАСА заявили, что солнечная электроэнергия может быть важна для планов агентства по будущим исследованиям. Это может включать запланированные миссии по доставке астронавтов на Луну и Марс.
Система на солнечной энергии, включенная в миссию DART, известна как NEXT-C. Он был разработан Исследовательским центром Гленна НАСА в Огайо и построен производителем ракет Aerojet Rocketdyne.
На иллюстрации этого художника изображен космический корабль НАСА DART, который будет запущен, чтобы врезаться в астероид, чтобы увидеть, как авария повлияет на траекторию космического объекта. (Изображение предоставлено: NASA/Johns Hopkins APL)
Технология основана на системах, использовавшихся в прошлом на космических кораблях НАСА, выполнявших миссии по исследованию астероидов. Ученые, работающие над разработкой NEXT-C, заявили, что новая система, как ожидается, будет «примерно в три раза мощнее» тех, что использовались в прошлом.
Большинство двигательных установок используют топливо для химических реакций, обеспечивающих тягу, которая приводит в движение космический корабль. NEXT-C — это силовая установка, использующая электричество для преобразования газообразного ксенона в ионы ксенона. Когда ионы высвобождаются, они создают силу для перемещения космического корабля. Большие солнечные коллекторы производят электричество из солнечного света.
NEXT-C не является основной силовой установкой для DART. Он был включен в миссию для проверки его эффективности. Однако эта технология станет основной двигательной установкой для предстоящей миссии НАСА под названием Psyche.
Космический корабль «Психея» отправится к металлическому астероиду, вращающемуся вокруг Солнца между Марсом и Юпитером. NASA заявляет, что планирует запустить Psyche в августе. Космический корабль должен пройти около 2,4 миллиарда километров за три с половиной года, чтобы добраться до астероида.
Оказавшись на орбите, команда миссии изучит данные, собранные научными приборами Психеи.
Ученые считают, что астероид может быть частью металлического ядра ранней планеты. Они говорят, что астероид мог отделиться во время сильных столкновений, которые произошли во время раннего формирования нашей Солнечной системы.
На этой фотографии, сделанной в ноябре 2020 года, технические специалисты впервые включают основной корпус космического корабля NASA Psyche, называемого шасси Solar Electric Propulsion (SEP), в чистой комнате Maxar Technologies в Пало-Альто, Калифорния. (Изображение предоставлено:
НАСА заявляет, что как только Psyche отделится от своей ракеты-носителя, она будет зависеть от солнечной электрической тяги, чтобы достичь своей цели. Также ожидается, что космический корабль получит гравитационный толчок, когда пролетит мимо Марса.
Космическое агентство сообщает, что «Психея» станет первым космическим кораблем, использующим солнечные двигатели за пределами орбиты нашей Луны. НАСА описывает тягу как « нежный », но достаточно сильный, чтобы двигать космический корабль в его долгом полете.
НАСА сообщило, что испытания показали высокую эффективность системы. По оценкам ученых, двигатели Psyche «могут работать годами, не заканчивая топливо».
Линди Элкинс-Тэнтон из Университета штата Аризона, исследователь НАСА и возглавляет миссию «Психея». «Даже в начале, когда мы впервые разрабатывали миссию в 2012 году, мы говорили о солнечной электрической силовой установке как части плана», — сказала она в своем заявлении. «Без него у нас не было бы миссии Psyche».
Пауло Лосано руководит лабораторией космических двигателей в Массачусетском технологическом институте (MIT). Он сказал MIT Technology Review , что, по его мнению, Psyche может помочь проложить путь к новому исследованию космоса на солнечной энергии. Технология может разрешить более длительные и менее дорогостоящие миссии. «Это фактически открывает возможность исследовать и коммерциализировать пространство способом, которого мы не видели раньше», — сказал Лозано.
Я Брайан Линн.
Брайан Линн написал эту статью на основе отчетов NASA и MIT Technology Review. Марио Риттер-младший был редактором.
Мы хотим услышать от вас. Напишите нам в разделе комментариев, и посетите нашу страницу Facebook .
Викторина — НАСА рассматривает возможность использования солнечной энергии для питания нового поколения космических аппаратов
Начать викторину, чтобы узнать
Начать викторину
_______________________________________________________
Words in This Story
астероид 1 – 90. каменистый объект, вращающийся вокруг Солнца как планета
миссия – н. важный проект или путешествие, особенно связанное с космическим путешествием
движение – н. сила, создаваемая системой для перемещения или движения транспортного средства
тяга – n.