|
Мощный двигатель на литиевом топливе для полетов на Марс
|
|
|
|
Недавно в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии были проведены испытания технологии, которая может обеспечить полеты на Марс с экипажами и роботизированные космические аппараты по всей Солнечной системе. 24 февраля, впервые за многие годы, при мощности, превышающей все предыдущие испытания в Соединенных Штатах, команда ученых запустила электромагнитный двигатель, работающий на парах металлического лития.
|
|
|
|
Этот прототип достиг уровня мощности, превосходящего самые мощные электрические двигатели на любом из существующих космических аппаратов агентства. Ценные данные, полученные в результате первого запуска этого двигателя, помогут в проведении предстоящей серии испытаний.
|
|
|
|
"В НАСА мы работаем над многими задачами одновременно, и мы не теряем из виду Марс. Успешная работа нашего двигателя в ходе этого испытания демонстрирует реальный прогресс в направлении отправки американского астронавта на Красную планету", - сказал администратор НАСА Джаред Айзекман. "Впервые в Соединенных Штатах электрическая силовая установка работает на таком высоком уровне мощности, достигающем 120 киловатт. Мы продолжим осуществлять стратегические инвестиции, которые позволят совершить следующий гигантский скачок".
|
|
|
|
Во время пяти включений вольфрамовый электрод в центре двигателя накалялся ярко-белым светом, достигая температуры более 5000 градусов по Фаренгейту (2800 градусов по Цельсию). Работа проводилась в лаборатории электрических двигателей JPL, где находится вакуумная установка на конденсируемом металлическом топливе - уникальном национальном средстве для безопасного тестирования электрических двигателей, использующих топливо на парах металлов, мощностью до мегаватт.
|
|
|
|
|
|
|
Электрические двигатели используют на 90% меньше топлива, чем традиционные химические ракеты с высокой тягой. Современные электрические двигатели, подобные тем, которые используются в миссии НАСА "Психея", используют солнечную энергию для разгона топлива, создавая низкую постоянную тягу, которая со временем достигает высоких скоростей. Лаборатория реактивных двигателей НАСА проводит испытания магнитоплазмодинамического двигателя на литиевом топливе (MPD) - технологии, которая разрабатывалась с 1960-х годов, но никогда не применялась в эксплуатации. Двигатель MPD отличается от существующих двигателей малой тяги тем, что использует высокие токи, взаимодействующие с магнитным полем, для электромагнитного ускорения литиевой плазмы.
|
|
|
|
В ходе испытаний команда достигла уровня мощности до 120 киловатт. Это более чем в 25 раз превышает мощность двигателей Psyche, которые в настоящее время используют самые мощные электрические двигатели из всех космических аппаратов НАСА. В космическом вакууме двигатели Psyche обеспечивают мягкую, но устойчивую тягу, которая со временем разгоняет космический корабль до 124 000 миль в час.
|
|
|
|
"Проектирование и сборка этих двигателей в течение последних двух лет были долгой подготовкой к этому первому испытанию", - сказал Джеймс Полк, старший научный сотрудник Лаборатории реактивных двигателей (JPL). "Для нас это важный момент, потому что мы не только продемонстрировали, как работает двигатель, но и достигли целевых уровней мощности. И мы знаем, что у нас есть хороший испытательный стенд, чтобы приступить к решению задач по расширению производства".
|
|
|
|
Чтобы понаблюдать за испытаниями, Полк заглянул через небольшой портал в вакуумную камеру с водяным охлаждением длиной 26 футов (8 метров). Внутри двигатель ожил, его внешний электрод в форме сопла раскалился добела, испуская яркий красный поток. Полк десятилетиями исследовал двигатели MPD на литиевом топливе, работая над миссией НАСА "Рассвет" и проектом агентства "Глубокий космос-1", первой демонстрацией электрического двигателя за пределами околоземной орбиты.
|
|
|
|
В ближайшие годы команда планирует достичь уровня мощности от 500 киловатт до 1 мегаватта на двигатель. Поскольку оборудование работает при таких высоких температурах, ключевой задачей будет доказать, что компоненты могут выдерживать высокую температуру в течение многих часов испытаний. Для полета человека на Марс может потребоваться от 2 до 4 мегаватт энергии, что потребует использования нескольких двигателей MPD, которые должны будут работать более 23 000 часов.
|
|
|
|
Двигатели MPD на литиевом топливе могут работать на высоких уровнях мощности, эффективно использовать топливо и обеспечивать значительно большую тягу, чем современные электрические двигатели. Полностью разработанные и работающие в паре с ядерным источником энергии, они могут снизить стартовую массу и поддерживать полезную нагрузку, необходимую для полетов человека на Марс.
|
|
|
|
Источник
|
