Займут ли ионные двигатели главенствующее положение в открытом космосе?

В конце 2011 года НАСА рассказала о планах провести конкурс по разработке концепции систем из ионных двигателей для космических кораблей, которые будут работать от солнечных батарей. Чуть позже космическое агентство заключило пять контрактов с компаниями, обязавшимися за 600 тысяч долларов предоставить через четыре месяца концепцию «буксира», который будет оснащаться ионными двигателями.

Займут ли ионные двигатели главенствующее положение в открытом космосе?
Так должен был выглядеть «Прометей», корабль с ионными двигателями, но с ядерным реактором на борту. (Изображение НАСА)


В список этих компаний вошли Ball Aerospace & Technologies, Analytical Mechanics Associates, Lockheed Martin, Boeing и Northrop Grumman. После того как они проведут презентации своих концепций, специалистами из НАСА будет проведен анализ возможных путей по преодолению возможных технических трудностей и ряд экспериментов по проверке ключевых технических решений.


Обычные ракеты, оснащенные химическими двигателями, которые используются уже более полувека, могут оторвать от Земли груз и вывести его в космос. Однако стоит это огромных средств, что сдерживает освоение космоса. Напротив, ионные двигатели, которые тоже используют уже несколько десятилетий, сулят другие перспективы. Они обладают сравнительно небольшой тягой, поэтому не могут использоваться для вывода на орбиту грузов. Однако они обладают способностью разогнать продукты сгорания, которые они выбрасывают, до огромных скоростей, в десятки раз превышающие те, что могут достичь химические РД. Из-за этого для того, чтобы создать импульс им необходимо выбросить намного меньше вещества. Поэтому в условиях открытого космоса они экономичнее, чем обычные ракеты.

В планах НАСА обеспечивать обычными носителями вывод груза на околоземную орбиту, где дальнейшей транспортировкой займется буксир, оснащенный ионными двигателями, выведя их на высокие орбиты – геостационарные или первую точку Лагранжа. В дальнейшем аппараты подобного типа можно будет применять для отправления корабля в межпланетное пространство. А на орбитах близких к Земле, ои могут заниматься буксировкой коммерческих спутников, которые близко подошли к атмосфере, увеличивая таким образом срок их жизни.

Займут ли ионные двигатели главенствующее положение в открытом космосе?
Так может выглядеть космический буксир на солнечных батареях и с ионными двигателями. (Изображение Boeing)


Такие буксиры могут сыграть решающее значение в освоении Солнечной системы. Достигнув точки Лагранжа, на корабль больше не действует земное притяжение, и ДСБ могут спокойно «тянуть» аппараты в отдаленные районы космоса.

Стоит отметить, что один из участников конкурса, Northrop Grumman сообщил о старте работ по разработке альтернативных источников питания в дополнении к существующим солнечным батареям. Новая концепция, предложенная компанией, может масштабировать данные системы до мощности в 300 кВт, что является выдающимся результатом.

Таким образом, первых результатов коллективного «мозгового штурма» можно ожидать в ближайшие месяцы. Однако уже сейчас можно отметить ключевые проблемы, которые придется решать разработчикам. Первая – это рассеянность солнечной энергии в космосе, что требует создания больших по размеру батарей. А чтобы сохранить возможность движения в тени Земли, ДСБ будут нужны дополнительные аккумуляторы, что еще больше увеличит все аппарата. Это естественно приведет к ограничениям его возможностей по дешевой и быстрой транспортировке различных грузов. Вывод подобного аппарата, используя обычные ракеты, будет довольно затратным. Также проблематично использование солнечных батарей уже за орбитой Марса, так как интенсивность излучения падает.

Ионные двигатели уже довольно длительное время применяются в космических аппаратах для того, чтобы стабилизировать орбиту, проводить небольшое маневрирование. Многие исследовательские зонды, «Хаябус» в том числе, даже использовали их в качестве маршевых. Однако в данный момент использовать ионные двигатели с питанием от солнечных батарей для грузовых машин нецелесообразно. Им попросту не хватит солнечной энергии для создания требуемой тяги.

К слову, именно это и заставило США и СССР рассматривать возможности по использованию ядерных реакторов в космических кораблях. СССР развалился, а в США свернули проект «Прометей» в 2005 году из-за финансовых затруднений. Естественно, что производство подобных кораблей крайне нежелательно, ведь любая авария в атмосфере приведет к выбросам радиоактивных материалов. НАСА сделал ставку на «солнечное» питание, а это значит, что американских разработчикам предстоит проделать непростую работу.


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Загрузка...
Комментарии 9
  1. tronin.maxim 3 февраля 2012 09:08
    Раньше это было в фантастических книгах и фильмах, а теперь это уже реальность. Мда, технологии не стоят на месте.
  2. Аскет 3 февраля 2012 11:14
    Россия создаст ядерный двигатель для космолётов

    Директор РКК "Энергия" Виталий Лопота сказал, что первые запуски реакторов мощностью от 150 до 500 кВт можно будет осуществить в 2020 году.
    разработка ядерных энергосистем мегаваттного класса для пилотируемых космических кораблей имеет решающее значение для сохранения конкурентоспособности России в космической отрасли, в том числе исследованиях Луны и Марса. На реализацию проекта потребуется около 17 млрд руб. Кроме того, корпорация работает над концепцией атомного космического буксира, который может более чем в два раза сократить количество расходов на выведение грузов на орбиту.

    Ядерный реактор, используемый в качестве источника энергии для ионного двигателя, способен вывести космонавтику на качественно новый уровень. Принцип работы двигателя заключается в ионизации газа и его разгоне электростатическим полем до высоких скоростей, превышающих 210 км/с, что намного больше, чем у классических химических ракетных двигателей (3—4,5 км/с). В настоящее время ионные двигатели довольно широко используются на космических аппаратах. Однако это в основном маломощные силовые установки со слабой тягой, поскольку ионный двигатель требует очень много электроэнергии, измеряемой в сотнях киловатт-часов.Также ядерный реактор может разогревать водород до нескольких тысяч градусов и давать большую реактивную тягу, при этом без необходимости использования окислителя.

    В любом виде космический ядерный реактор сможет обеспечить космические аппараты необходимой энергией, тягой и обеспечит быстрый перелет в самые удаленные уголки Солнечной системы, где слишком мало солнечного света для использования солнечных батарей.

    http://www.exyavenue.com/novosti_vysokih_tehnologij/rossiya_sozdast_yadernyj_dvi
    gatelj_dlya_kosmolyotov
  3. snek 3 февраля 2012 12:38
    "Займут ли ионные двигатели главенствующее положение в открытом космосе?" Ну пока они выглядят очень перспективно, особенно в плане межпланетных перелетов.
    snek
    1. Sergh 3 февраля 2012 15:08
      На ионном двигателе амеры ещё в 90-х отправляли к Юпитеру и Сатурну космические станции (если покопаться могу найти, неохота), они благополучно долетели и сделали снимки колец и естественных спутников того и другого, сбрасывали зонд в атмосферу. Есть даже документальный Дискавери и Нейшнл географикс.
      Sergh
      1. Zynaps 5 февраля 2012 00:43
        сказки. более-менее обкатана технология плазменных электро-реактивных двигателей, да и то, как вспомогательных. для обеспечения долговременной работы ионного двигла за орбитой Марса, потребуются не топливные элементы и не радиоизотопные (как раньше), а полноценная ядерная силовая установка. у которой излучающие излишки тепла панели могут перекрыть размеры солнечных батарей.
        Zynaps
  4. JustMe 3 февраля 2012 13:52
    Вопрос - модули М-70, М-100 производства ОКБ Факел - сколько их производится в год сейчас?
    В 80-ые мы их делали где-то около полусотни в год и они шли на спутники, назначение которых обычно умалчивается
  5. TIT 3 февраля 2012 17:26
    Цитата: Аскет
    Россия создаст ядерный двигатель для космолётов


    с реакторами программа пока будет закрыта ,(я в том смысле что нельзя обеспечить 100% отсутствия неудач при запуске ) у америкацев в свое время даже были проблемы просто с радиктивным источником питания при запуске какогото спутника на них тогда круто зелёные наехали
    TIT
  6. dmitry98 3 февраля 2012 18:45
    "Однако они обладают способностью разогнать продукты сгорания, которые они выбрасывают"
    fool
    У ионного двигателя НЕТ продуктов сгорания, используется газ (инертный, чем легче,тем больше УИ). Его ионизируют и разгоняют в ЭСП.
    dmitry98
    1. Zynaps 5 февраля 2012 00:48
      гы. то-то основной проблемой ионных двигателей стоит - где бы разжиться для них тяжёлыми щелочными металлами, цезием или рубидием, по приемлемой цене. поскольку в ионном двигателе речь не идёт о более калорийном ракетном горючем, а только о скорости истечения частиц, бОльший УИ дадут как раз тяжёлые элементы. иначе разгон аппарата до необходимых скоростей лёгкими частицами займёт утомительно долгое время.
      Zynaps
  7. Gonoriy 11 января 2015 13:25
    Ну так пусть летают к Марсу на ионных двигателях.Америкашки очень уж хотят на него высадится, вот пусть и летят.Все прогресс для освоения космоса.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня