Ученые из Мичиганского университета в сотрудничестве с ВВС США и НАСА вывели на новый уровень ионный двигатель X3, который, в теории, сможет доставить человека на Марс за две недели, пишет Space.com.



В исследовательском центре NASA Glenn в Огайо исследователи Мичиганского университета смогли увеличить максимальную мощность ионного двигателя X3 (разновидность двигателя Холла) до 100 кВт, что является рекордом для данного типа.



Ионные двигатели используют электричество (обычно генерируемое солнечными батареями или газовым топливом) для вытеснения плазмы — газоподобного облака заряженных частиц — из сопла, создавая таким образом тягу. По данным NASA, такой метод тяги способен разогнать космический корабль гораздо быстрее, чем химические двигатели. В частности, максимальная скорость химических ракет составляет 5 км/с, тогда как двигатель Холла способен достичь скорости в 40 км/с. Это означает, что корабль с таким двигателем может долететь до Марса за две недели, при условии, что он стартует, когда расстояние между нашими планетами будет минимальным (56 млн км).

По словам Галлимора, ионные двигатели к тому же более экономичны и требуют меньше топлива, если пропеллентом выступает газ, вроде ксенона, а не солнечные батареи. Так, исследовательский зонд NASA ­— Dawn, — который вышел недавно на орбиту карликовой планеты Церес, как раз использует ионный двигатель на базе ксенона.

Минус ионного двигателя состоит в слабой тяге: чтобы разогнать корабль, ему нужно работать довольно длительное время. Поэтому, например, его нельзя использовать на Земле, только в космосе.

Нынешние ионные электрические установки, доступные на рынке, создают тягу всего в 3-4 кВт, тогда, как для отправки человека на Марс нужны более мощные установки, способные достичь мощности в 500 кВт или даже 1 МВт.



Ученые надеются, что X3, который сейчас вышел только на уровень 100 кВт, в течение ближайших 20 лет сможет справиться с этой задачей. Особенностью X3 также является его конструкция — вместо одного канала для выхода плазмы, он использует три. Это позволило уменьшить размеры двигателя, сохранив при этом показатели мощности.

В следующем году команда ученых проведет еще один больший тест, задачей которого будет выяснить, сможет ли ионный двигатель малой тяги проработать 100 часов подряд. По словам Галлимора, инженеры также разрабатывают специальную магнитную экранирующую систему, которая должна защитить стенки двигателя от повреждения плазмой. Без нее X3, вероятно, столкнется с поломками уже через несколько тысяч часов, говорит он. Экран же позволит двигателю работать на полную мощность несколько лет.

Двигатель X3 станет центральной частью электрической силовой установки XR-100, которую разрабатывает Aerojet Rocketdyne для программы NextSTEP.

Компания Ad Astra, которую возглавляет астронавт Франклин Чанг-Диас, получила в 2015 году от NASA грант в размере $9 млн на разработку ракетного двигателя, который сможет доставить человека на Марс всего за 38 дней.

* * *

Ионные двигатели были разработаны в MIT и, спустя несколько лет испытаний и доработок, Accion показала их в деле в прошлом августе. По словам сооснователя и президента компании, доктора Натальи Брикнер, запуск на орбиту тестового образца показал результаты, аналогичные лабораторным.
Эта технология позволяет малым спутникам получить то, чего раньше у них не было — движитель. Он нужен спутникам, чтобы корректировать свое положение на орбите Земли.
В космосе случаются небольшие возмущения, которые могут замедлить спутник или изменить его положение. Для сверхмалых спутников такие воздействия атмосферы Земли достаточно сильны, чтобы отклонить их с орбиты и сжечь в атмосфере за считанные месяцы. Если бы у таких спутников был движитель, срок их действия продлился бы с месяцев до лет.

Электрические ионные двигатели используют энергию выброса заряженных частиц на очень высокой скорости. Они применяются и в космических аппаратах больших размеров. Тремя ксеноновыми ионными двигателями, например, оснащена станция Dawn, запущенная NASA в 2007 году.

---