На фото: технические специалисты впервые приводят в действие основную часть космического корабля НАСА Psyche, называемую шасси Solar Electric Propulsion (SEP), в чистой комнате в Maxar Technologies в Пало-Альто, Калифорния. (Фото:
jpl.nasa.gov/NASA)
ТАСС со ссылкой на пресс-службу Исследовательского центра им. М. В. Келдыша (входит в «Роскосмос») сообщило о планах разработчика провести в 2025—2030 годах летные испытания новых ионных двигателей (ИД) мощностью от 200 Вт до 35 кВт. Надо полагать, там, где и положено — в космосе, причем не только для коррекции полета аппаратов на низких орбитах, но и, чем черт не шутит, в тяжелых транспортных системах для путешествия к другим планетам. Правда, для этого нужно создать двигатель мощностью 100 кВт, проработка которого тоже ведется.
На этот счет появлялась и другая информация.
Год назад РИА «Новости» выдало сенсацию, что «испытания лабораторных моделей новых, так называемых ионного и холловского двигателей для космоса, должны пройти в нынешнем году». В сообщении говорилось, что заказчиком выступило предприятие «Росатома» — Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований (ТРИНИТИ), который организовал соответствующие конкурсы.
Таким образом, в России над ионными движками работают два мощных центра — первый в Москве, второй в Троицке. Причем, второй является лидером по физике плазмы и плазменным технологиям — как раз там, где, по мнению ряда экспертов, спрятан ключик от успеха в гонке за дальний космос.
Дело в том, что космический движок-ускоритель частиц на квазинейтральной плазме является, образно говоря, родным братцем ИД. У них, к слову, имеется общая проблема — быстрая эрозия из-за разогнанных до гигантских скоростей ионов. О сложности этой задачи говорит тот факт, что над ней в лучших научных центрах мира бьются вот уже 60 лет, пытаясь найти ответ за счет новых конструктивных материалов или хитрых инженерных решений.
В западной прессе даже можно найти скептические публикации о том, что это тупиковый путь. Дескать, речь идет о самой настоящей ахиллесовой пяте разработчиков ИД. Мол, если называть вещи своими именами, ионные движки, по факту, сегодня являются расходниками. Максимум на что они способны — на корректировку орбиты за счет нескольких импульсов, что, безусловно, востребовано в космосе.
Логично, что сегодня, как у нас, так и за рубежом, все усилия направлены на то, чтобы увеличить ресурс ИД. С практической точки зрения, овчинка стоит выделки, ведь зачастую приходится терять спутники из-за того, что нет возможности скорректировать орбиту.
Здесь нужно сказать еще об одной фундаментальной проблеме, стоящей мощной преградой в освоении дальнего космоса. Тупо нарастить тягу простым масштабированием ИД не получится, убеждены эксперты. Мало того, что скакнет скорость эрозии, так еще потребуются совершенно другие по объемам НИОКР. Иначе говоря, сделав, к примеру, удачный ионный двигатель ИД-200 КР с мощностью до 3 кВт, не удастся за счет прежних решений поднять его мощность, скажем, до 30 кВт.
Это все равно, что увеличить, к примеру, комара до человеческих размеров, после чего, как показывают расчеты, москит уже не взлетит. Здесь то же самое: одинаковый по конструктиву, но более крупный по габаритам двигатель может толкать только себя, но не космический аппарат. И что важно — не долго.
Другими словами, сегодня ионные силовые установки предлагают очень мало тяги и, по мнению ряда руководителей космических программ, не оправдывают шумихи в СМИ вокруг них. В частности, гироскопам со стороны журналистов не уделяется и сотая доля статей, посвященных ИД, хотя они имеют не меньшую ценность для космических аппаратов.
Так, мощность 3 кВт, заявленная для ИД-200 КР, обеспечит тягу в 75 мН. На Земле ее хватит только для того, чтобы приподнять тонкий бумажный лист. Но в космосе в качестве подруливающего устройства для небольших аппаратов — самое то, в том числе и за счет невероятной топливной экономичности.
Однако появились сигналы, что разработчики ИД все-таки преодолели или преодолевают фундаментальный барьер. К слову, наши ученые не просто так говорят о возможности использовать в будущем российские ионные или плазменные движки для полетов в дальний космос. Нет оснований им не верить, хотя порой можно услышать критические и даже уничижительные отзывы. Типа, страна-бензоколонка способна лишь на «путинские мультяшки». Все, что делается в «Рашке» — не чудо-техники, а чудо-пропаганды.
Иронии со стороны скептиков хватает, в том числе и потому, что любые научно-технические достижения в нашей стране гиперболизируются проправительсвенными СМИ. Причем, «сделаем» многократно преобладает над «сделали». Именно поэтому трудно в бесконечном потоке ура-патриотической информации, льющейся с экранов ТВ, отделить мух от котлет.
Вот и из новости от ТАСС (о который говорится в начале) не поймешь: что это? Обычная модернизация или все-таки технологический прорыв? Между тем, уже сформировались и конкретизировались теоретические выкладки, доказывающие реальность долгоработающих ионных двигателей.
Здесь на первый план выходит физика плазмы, поэтому неудивительно, что к разработке российских ИД подключился Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований. Например, среди европейских ученых есть мнение: если за счет особой геометрии магнитного поля удастся защитить анодные элементы разрядной камеры, то проблема будет решена.
Кстати, не так давно китайские ученые Харбинского технологического института заявили, что ими разработан новый метод ионизации и нагрева газа в ионном двигателе, который позволяет увеличить тягу примерно на 50% при том же исходном количестве топлива.
Но, похоже, лидерство теперь у американцев. Лаборатория реактивного движения НАСА заявила, что космический аппарат «Психея», запуск которого намечен на август 2022 года, отправится к своей цели в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером с помощью сверхэффективного холловского двигателя (разновидности ИД — авт.).
По информации издания Sci Tech Daily, НАСА вырвалось вперед благодаря достижениям… в коммерческих технологиях. В движке «Психея» используются ноу-хау, разработанные для плазменной панели телевизоров, которые совсем недавно уступили место ЖК LED экранам. Вот не думали — не гадали.
Цель заявленной миссии состоит и в том, чтобы доказать всему миру, что начинается эра путешествий к другим планетам. Таким образом, технологии, связанные с ионным двигателем, продолжают развиваться, прежде всего, за счет смежных научных направлений, включая физику плазмы. Имеющиеся ранее опасения по поводу источников электроэнергии, используемой для ионизации газа, уже преодолены, как за счет эффективных солнечных батарей, так и компактных ядерных реакторов.
Все это делает полеты в глубокий космос с помощью ИД реальными уже сегодня. Однако на этот раз Россия, увы, уже не является первой в новой гонке.
