Российские инженеры разработали плазменные двигатели с практически неограниченным ресурсом работы. В них частицы, разгоняемые для создания тяги, почти не соприкасаются с деталями, износ которых обычно ограничивает срок службы агрегата. Разработка сотрудников Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики (НИИ ПМЭ) МАИ относится к классу плазменных двигателей, в которых тяга создается потоком ускоренных ионов и электронов. Главное преимущество установки заключается в том, что при ее работе ключевые детали, от которых зависят характеристики двигателя, практически не изнашиваются. В основе инновации лежит подход к формированию рабочих процессов в двигателе. В частности, с помощью магнитных полей особым образом организована зона ускорения плазмы — место, где возникает струя заряженных частиц, создающая реактивную тягу, — объяснил главный конструктор двигателя, ведущий инженер НИИ ПМЭ МАИ Егор Шилов. По его словам, в традиционных плазменных двигателях во время работы заряженные частицы на большой скорости ударяются о стенки керамического разрядного канала, что приводит к их постепенному разрушению. В результате изначальная форма канала искажается. Это влечет снижение тяги и скорости истечения плазмы. В новом двигателе конструкцию изменили так, чтобы зона ускорения заряженных частиц оказалась полностью вынесена из разрядного канала. Благодаря этому они, ускоряясь, не бьют по поверхности изолятора и не разрушают его. Как рассказал разработчик, мощность двигателя составляет 900 Вт, а расчетное количество включений и выключений — более 10 тыс. циклов. Такие параметры дают возможность эксплуатировать агрегат в составе космических аппаратов массой от нескольких сотен килограммов до тонны и более. В зависимости от типа электроракетные двигатели в начале работы могут демонстрировать высокие характеристики, которые со временем постепенно снижаются. В результате на выполнение тех же орбитальных задач требуется всё больше времени. Поэтому полетное задание приходится регулярно корректировать, — объяснил руководитель проекта, заместитель директора по развитию НИИ ПМЭ МАИ Александр Богатый. По словам специалиста, с новыми двигателями необходимость в таких корректировках отпадет. В ходе опытно-конструкторских работ экспериментально подтвердили, что двигательные системы будут работать стабильно и предсказуемо на протяжении всего срока эксплуатации спутника на орбите — до его плановой замены, то есть не менее пяти-семи лет после ввода в эксплуатацию. Это упростит управление космическими аппаратами, позволит сэкономить время и средства, а также повысить эффективность орбитальной группировки. В частности, новые двигатели расширят возможности маневрирования спутников. Аппараты смогут оперативно менять траекторию полета, уклоняться от столкновений с космическими объектами и удерживать позиции в составе орбитальных группировок. Это важно для развития сложных многоэлементных спутниковых систем. Кроме того, в конце срока службы двигатель можно будет использовать для сведения аппарата с орбиты, чтобы он не остался космическим мусором, — пояснил Александр Богатый. Практически неограниченный ресурс двигательной установки также открывает возможности для более амбициозных миссий, в том числе экспедиций малых космических аппаратов к Луне, а также к Марсу, Венере и другим планетам, сообщили разработчики. Еще одно перспективное направление — изучение околоземных астероидов. Спутники смогут оценивать их ресурсный потенциал и отрабатывать технологии добычи полезных ископаемых, в том числе редкоземельных и благородных металлов. Сейчас двигатель проходит ресурсные испытания. Тесты показали, что тяга и удельный импульс сохраняют стабильность на протяжении почти 2 тыс. часов непрерывной работы. Следующий этап — дальнейшие испытания, которые позволят точнее определить предельный срок службы установки. Продолжение ⬇️