Экспертное мнение

- По сути, это первая ракета, работающая на азоте - самом распространенном газе в земной атмосфере. За счет его использования стоимость запуска может быть снижена почти в 10 раз, - объяснил сам изобретатель. Он руководит Лабораторией аэронавтики и астронавтики в Массачусетском Институте Технологий.

Нынешние двигатели ракет применяются уже много десятилетий, используя жидкое и твердое химическое топливо. Чтобы поднять на орбиту средних размеров спутник требуется очень большие объемы горючего, поэтому финансирование запусков и полетов очень дорого. Поэтому ученые десятилетиями работают над более экономичными видами ракет и их двигателей.

Новый двигатель имеет три основных компонента: кварцевую трубку, обмотанную магнитами со всех сторон, газ который туда нагнетается и система преобразования газа в горячую плазму. В итоге, в качестве выхлопа у данного двигателя может быть либо газовая плазма, либо электрически заряженный газ.

По словам Олега Батищева, реактивная сила у нового двигателя в несколько раз выше аналогичного показателя химических двигателей, так как газ покидает двигатель со значительно более высокой скоростью. Плазменные двигатели компактны, их главное преимущество в экономичном расходе газа.

Ионный двигатель на азоте


Российские космические аппараты уже давно оснащают ионными силовыми установками. Их выпускают в Калининграде. Однако в нынешнем виде такие двигатели развивают очень слабую тягу - всего несколько граммов. Поэтому их применяют либо для корректировки спутниковых орбит, либо для медленного, но длительного ускорения аппаратов непосредственно в космическом пространстве.

В Лаборатории же Массачусетского технологического института, Олег Батищев создал инновационный ионный двигатель. Его назвали “мини-геликонный плазменный толкатель”. Подробно о своей разработке  рассказал сам ученый-изобретатель:

- Олег, чем Ваш двигатель отличается от предшественников?

- Начнем с того, что он будет гораздо дешевле в эксплуатации. Нынешние электрореактивные двигатели в качестве рабочего тела используют ксенон, а это очень дорогой газ. Наш мотор прекрасно действует на азоте или аргоне, которые практически ничего не стоят. Баллон со сжатым азотом обходится где-то в 7-9 долларов, а маленькая бутылочка ксенона тянет на тысячу. Кроме того, этот двигатель конструктивно прост и рассчитан на куда более продолжительную работу в космическом пространстве, чем предшественники.  Наконец, его тяговый ресурс можно многократно наращивать без особого увеличения размеров. Расчеты показывают, что при мощности порядка тысячи киловатт диаметр двигателя составит около 30 сантиметров. Обычный плазменный мотор в таком случае был бы раз в десять больше.

-    А как он устроен и действует?

- Газ поступает в кварцевую цилиндрическую камеру. На нее навита металлическая обмотка, создающая внутри камеры сильное магнитное поле. Рядом расположена антенна специальной конструкции, которая служит источником коротковолнового радиоизлучения. Оно создает в газе электрический пробой, который приводит к рождению ионно-электронной плазмы. Внешнее магнитное поле рассчитано таким образом, что оно сильно разгоняет плазменные потоки и направляет их к выходу из камеры. Благодаря этому и возникает реактивная тяга. Этой тягой можно управлять, меняя темпы подачи газа и поступления электромагнитной энергии. Скорость вылетающих ионов очень высока, она раз в 10 раз больше скорости выхода рабочего тела из ракетных двигателей на химическом топливе. Поэтому наш двигатель, как и другие плазменные моторы, очень экономно расходует запасы газа.

– В каких космических полетах можно использовать такие моторы?

- В принципе, в любых. Но мы ориентируемся на его применение для корректировки спутниковых орбит и разгона в космосе лунных кораблей следующих поколений. Однако пока это дело будущего. Сейчас нам предстоит исследовать работу двигателя на разных режимах и лучше понять физические процессы, которые имеют место внутри камеры с плазмой. Возможно, попробуем менять геометрию самой камеры, ее ведь не обязательно делать цилиндрической. Нужно также обеспечить быстрый отвод тепла от мотора, а то он, чего доброго, и расплавится. Есть и другие инженерные и физические проблемы, которые требуют решения. В общем, дел еще много.




Подготовил Андрей Григорьев по материалам радио "Голос Америки"