В России создали уникальные плазменные двигатели для полетов к Марсу
АО ГНЦ «Центр Келдыша», входящее в состав Госкорпорации «Роскосмос», совместно с АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» успешно завершило разработку и испытания двух уникальных плазменных двигателей высокой мощности, не имеющих аналогов в мире. Проект выполнялся по заказу Госкорпорации «Росатом» в рамках программы «Развитие техники и технологий атомной энергетики в РФ», которая с 2025 года вошла в национальный проект «Новые атомные и энергетические технологии». Эти двигатели станут сердцем будущих транспортно-энергетических модулей, способных совершать межпланетные перелеты, включая экспедиции на Луну, Марс и дальше, в самые отдаленные уголки Солнечной системы.
Рекордные показатели и высокая эффективность
В классе таких плазменных двигателей КМ-50М демонстрирует рекордные показатели. На ксеноне его тяга составляет 1,5 ньютонов, а удельный импульс — 3800 секунд. На криптоне тяга чуть выше — 1,6 ньютонов, а удельный импульс достигает 4200 секунд.
Проще говоря, «тяга» показывает силу, с которой двигатель толкает космический аппарат. 1–2 Ньютон — это примерно сила, с которой вы можете толкнуть пару бутылок воды. Для двигателя, который работает в космосе без сопротивления воздуха, этого вполне достаточно, чтобы постепенно разгонять корабль до очень высоких скоростей.
«Удельный импульс» отражает эффективность двигателя — сколько энергии он может дать на каждый килограмм расходуемого топлива. Чем выше число, тем меньше топлива нужно для разгона аппарата. Например, химические ракеты имеют удельный импульс около 300–450 секунд, а здесь цифры в тысячи секунд — это гигантский скачок эффективности.
Таким образом, КМ-50М не только «толкает» аппарат, но делает это максимально экономно, что особенно важно для долгих межпланетных миссий, где запасы топлива ограничены.
В 2024 году КМ-50М прошел огневые испытания в вакуумной камере Центра Келдыша, включая тесты в составе кластера из четырех двигателей, что подтвердило его готовность к совместной эксплуатации.
Второй образец, ионный двигатель ИД-750, впечатляет еще больше. При мощности 80 кВт скорость истечения плазмы достигает 80–100 км/с в зависимости от рабочего газа. Использование углерод-углеродных композитов в системе ускорения ионов позволяет двигателю проработать свыше 50 000 часов. Испытания трех двигателей в составе модуля показали стабильность работы в условиях, максимально приближенных к реальному космосу.
Оба двигателя используют ксенон и криптон — инертные газы, которые легко хранить и эксплуатировать в космическом пространстве. Но для них нужен мощный и компактный источник энергии. Центр Келдыша совместно с промышленными партнерами создал систему преобразования тепловой энергии ядерного реактора в электрическую, построенную на высокооборотной турбине с 60 000 оборотами в минуту и газом на входе 1200 К. Бесконтактные подшипники помогают компактному реактору выдавать энергию, достаточную для питания маршевых плазменных двигателей, что критично для дальних миссий.
Новые горизонты освоения космоса
Использование этих двигателей позволит увеличить полезную нагрузку, сократить сроки межпланетных перелетов и открыть новые коммерческие направления — от орбитальных буксиров до добычи гелия-3 на Луне и космического туризма. Переход с химических на плазменные технологии не только расширяет горизонты освоения космоса, но и делает проекты привлекательными с экономической точки зрения.
По мнению экспертов, благодаря новым двигателям длительность перелета до Марса может сократиться с 500 до всего 60 дней, что крайне важно для уменьшения воздействия радиации на экипаж.
«Эти установки могут стать основой межорбитальных транспортных систем будущего. Мы видим их ключевым решением для доставки грузов и экспедиций на Луну, Марс и даже к дальним планетам», — заявил Владимир Кошлаков, генеральный директор Центра Келдыша.
