НАСА испытало литий-ионный двигатель для полетов на Марс
В Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии (JPL) испытали двигатель, который поможет людям покорить Марс, а к другим планетам отправить автоматические зонды.
Прототип устройства, работающего на парах лития, был впервые запущен 24 февраля. Он развил мощность бо́льшую, чем любой из действующих электроракетных двигателей на нынешних аппаратах НАСА. Ценные данные, полученные при первом запуске, помогут подготовить следующую серию экспериментов.
«В НАСА мы работаем над множеством задач одновременно, но не упускаем из виду Марс. Успешное испытание нашего двигателя доказывает: мы действительно приближаем тот день, когда человек ступит на Красную планету», — заявил глава НАСА Джаред Айзекман.
Испытания проходили в лаборатории электроракетных двигателей JPL — там построен уникальный вакуумный стенд для безопасной работы с двигателями на металлических парах мощностью до мегаватта.
Электродвигатели для ракет расходуют до 90% меньше топлива, чем обычные химические с высокой тягой. Современные модели — например, на аппарате «Психея» — используют солнечную энергию для разгона рабочего тела и создают слабую, но непрерывную тягу, постепенно разгоняя зонд до огромных скоростей. В JPL испытывают магнитоплазмодинамический (МПД) двигатель на литиевом топливе. Технологию изучают с 1960-х, но в космосе она еще не применялась. Отличие перспективного мотора в том, что он использует мощные токи в магнитном поле для электромагнитного разгона литиевой плазмы.
Рекордная мощность
В ходе эксперимента прототип развил мощность до 120 кВт. Это в 25 с лишним раз больше, чем у двигателей «Психеи» — на сегодняшний день самых мощных электроракетных установок среди всех аппаратов НАСА. В вакууме космоса их неспешное, но продолжительное усилие постепенно разгоняет зонд до 200 000 км/ч.
Проектирование и сборка двигателя заняли «последние пару лет», рассказал ведущий научный сотрудник JPL Джеймс Полк. «Для нас это важный момент: мы не только доказали, что двигатель работает, но и вышли на целевые показатели мощности. И теперь у нас есть хороший стенд, чтобы решать задачи масштабирования», — добавил он.
Полк занимается МПД-двигателями на литии давно — он работал еще над миссией Dawn и аппаратом Deep Space 1, который первым продемонстрировал электроракетную тягу за пределами околоземной орбиты. За новинкой исследователь наблюдал через небольшое окошко восьмиметровой вакуумной камеры с водяным охлаждением. Сопло-электрод двигателя раскалялось добела — его температура при пяти включениях превышала 2800 °C.
Что дальше
В ближайшие годы разработчики планируют выйти на мощность от 500 кВт до 1 МВт. Поскольку оборудование работает при таких высоких температурах, главным вызовом станет проверка его надежности в течение многих часов испытаний. Для пилотируемого полета на Марс может потребоваться от 2 до 4 МВт — то есть несколько МПД-двигателей, которые должны проработать более 23 000 часов.
МПД-двигатели на литии способны работать на высоких мощностях, экономично расходовать топливо и создавать заметно бóльшую тягу, чем современные летающие электроракетные системы. Если довести технологию до ума и снабдить ядерным источником энергии, они позволят уменьшить стартовую массу корабля и взять на борт все необходимое для пилотируемого полета на Марс.
