Текст уведомления здесь

«Энергия» полетит на йоде

В корпорации запатентовали систему хранения и подачи йода для перспективного электроракетного двигателя.
Добавить в закладки
Комментарии

В ракетно-космической корпорации «Энергия» в конце июня 2018 года проведут эксперименты по пуску двигателей на йоде, а к 2022 году их планируется испытать и в космосе. Такие электроракетные системы станут альтернативой ксеноновым, значительно менее удобным и к тому же использующим более дорогое топливо, сообщает сайт корпорации.

Сегодня в космосе все шире используются электроракетные двигатели (ЭРД). Они разгоняют рабочее тело с помощью электромагнитного поля, но не до километров в секунды (предел возможного для химических ракетных двигателей), а уже до десятков километров в секунду. За счет этого космические аппараты с электроракетными двигателями могут добиться намного больших максимальных скоростей при той же массе топлива. Для взлета с Земли тяги ЭРД не хватит, однако, уже оказавшись в космосе, они становятся лучшим вариантом для космических аппаратов.

В «Энергии» работают над ЭРД, относящимся к стационарным плазменным двигателям. Они работают за счет газового электрического разряда в скрещенных полях — такой области пространства, где электрическое и магнитное поля ортогональны друг другу и силовые линии последнего направлены поперек линий тока. Ионизированные частицы, двигаясь вдоль линий магнитного поля, покидают район разряда и вылетают наружу, обеспечивая такому двигателю импульс.

Однако, чтобы произошло ускорение частиц в электромагнитном поле, они должны соответствовать ряду параметров, которым до недавних пор больше всего отвечал ксенон. Но этот инертный газ дорог, а кроме того, для него нужны сравнительно большие емкости, которые не так просто разместить на космическом аппарате.

Поэтому еще в конце 1990-х старший научный сотрудник корпорации Валерий Островский предложил использовать «чистый» реактивный йод в качестве так называемого рабочего тела двигателя — вещества, необходимого для получения импульса тяги. В 2006 году им были получены первые патенты по этой теме. Полномасштабная научно-исследовательская работа по этому направлению началась в 2012 году по инициативе Бориса Соколова, известного отечественного специалиста по двигателям, ветерана «Энергии».

Первые испытания на штатном плазменном двигателе, изначально не предназначенном для работы на йоде, показали принципиальную возможность использования йода даже без переделки двигателя. Его просто оборудовали дополнительным газораспределительным устройством, при этом запускался он на ксеноне, а йод добавляли в «струю» потом, и он без проблем поддерживал разряд.

Далее конструкторы приступили к разработке системы подачи йода для двигателей без ксенонового пуска, которая и была в итоге запатентована. Преимущество двигателя с использованием йода прежде всего в его экономичности. Ксенон, как отмечено выше, значительно дороже йода, да и добывается его не так много, поэтому при действительно массовом использовании электроракетных двигателей быстро возникнет его дефицит. Кроме того, система подачи и хранения ксенона достаточно сложная и громоздкая — все это значительно увеличивает габариты и массу двигательной установки.

Йод, в отличие от ксенона, легко хранится в компактном твердом состоянии. При этом его можно легко превратить в газ без применения многоступенчатой системы понижения давления. При наземных ресурсных испытаниях «йодных» двигателей возможна также рециркуляция йода — сбор особо чистого вещества из «выхлопа» и его повторное использование. Как следствие, стоимость наземной отработки новых ЭРД в десятки раз ниже, чем ксеноновых, при этом параметры двигателей на йоде не уступают аналогичным характеристикам ксеноновых аналогов.

Предложенный конструкторами «Энергии» вариант двигателя будет оснащен безрасходным катодом-нейтрализатором, что позволит обойтись без дополнительного (пускового) газообразного рабочего тела — ксенона или аргона. Такой двигатель может использоваться как маршевый или для коррекции орбиты, например, на спутниках связи, а также при решении транспортных задач дальнего космоса.

Наземные испытания двигательной установки разработчики проведут уже в конце июня. На 2022 год запланирован эксперимент «Островский», названный так в честь автора идеи. Предполагается первую часть эксперимента провести на борту МКС, а вторую — с использованием грузового корабля «Прогресс». После отстыковки корабль будет еще месяц находиться на орбите для испытания новых, работающих на йоде электроракетных двигателей.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы