Российские учёные разработали плазменный двигатель, способный доставить корабли на Марс за два месяца
Российские инженеры и учёные разработали новый тип ракетного двигателя на основе магнитоплазменного ускорителя. В лабораторных условиях уже создан его прототип. По словам специалистов, двигатель, работающий на водороде, сможет разгонять заряженные частицы до скорости 100 км/с. Это позволит значительно сократить время межпланетных перелётов: путешествие до Марса займёт всего один-два месяца.
Как устроен плазменный двигатель
Разработкой нового двигателя занимались учёные Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (Росатом). В отличие от традиционных ракетных установок, в которых продукты сгорания топлива обеспечивают тягу, в новом двигателе рабочим телом являются заряженные частицы — электроны и протоны. Они ускоряются при помощи электромагнитного поля, что позволяет достичь намного больших скоростей.
Магнитоплазменный ускоритель — это устройство, в котором ионы или электроны ускоряются под действием магнитного и электрического полей, создавая направленный поток плазмы.
«В обычных химических двигателях скорость выброса газов не превышает 4,5 км/с. В нашем случае заряженные частицы разгоняются до 100 км/с, что делает возможными быструю транспортировку грузов и экипажей между планетами», — пояснил первый заместитель генерального директора по науке института Алексей Воронов.
Испытания и перспективы
На данный момент создан лабораторный образец двигателя. Его планируют испытать в наземных условиях, моделирующих космическое пространство. Для этого установлена вакуумная камера длиной 14 метров и диаметром 4 метра. В ней воссозданы условия, приближённые к космическим, включая системы отвода тепла и контроля параметров плазмы.
Константин Гуторов, научный руководитель проекта, уточнил, что первый лётный образец двигателя появится к 2030 году. Он будет работать в импульсно-периодическом режиме и иметь мощность порядка 300 кВт. Расчётный ресурс работы превышает 2400 часов, чего достаточно для доставки грузов на Марс.
Почему используется водород
Работа двигателя обеспечивается электрической энергией и водородом, который служит рабочим телом.
Рабочее тело — вещество, используемое в двигателе для создания тяги. В данном случае это ионизированный водород.
По словам Егора Бирюлина, младшего научного сотрудника института, источником энергии для двигателя станет ядерный реактор, установленный на космическом аппарате. Водород выбран из-за его высокой удельной скорости истечения и малой массы атомов, что позволяет добиться высокой эффективности без значительного расхода топлива.
«Кроме того, водород — самый распространённый элемент во Вселенной. В будущем можно будет пополнять его запасы непосредственно в космосе», — добавил Бирюлин.
Россия лидирует в области плазменных двигателей
Эксперты отмечают, что Россия на десятилетия опережает конкурентов в области плазменных двигательных технологий. Российские разработки уже используются в спутниковых системах, таких как OneWeb, а также на научных аппаратах NASA, например, в миссии Psyche, запущенной в 2023 году.
Плазменный двигатель — это тип электрического ракетного двигателя, в котором тяга создаётся за счёт ускорения ионов или электронов в электрическом и магнитном полях.
«Обычно скорость истечения плазменных двигателей составляет 10–50 км/с. Новый российский двигатель с показателем 100 км/с и использованием водорода выведет космическую отрасль на принципиально новый уровень», — отметил ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт.
Разработка плазменных двигателей высокой мощности открывает перед человечеством новые горизонты в освоении дальнего космоса. Такие технологии позволят быстрее добираться до других планет, снижая влияние космического излучения на экипажи и увеличивая безопасность космических миссий.