Новый этап в работе над ионным двигателем. До Марса за две недели.
Разрабатываемый Мичиганским университетом и ВВС США для NASA ионный двигатель X3 установил новый рекорд эффективности.
Это тип электрического ракетного двигателя (ЭРД), принцип работы которого основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле.
Рабочим телом, как правило, является ионизированный инертный газ (чаще всего это ксенон), но иногда даже ртуть. Основным достоинством этого типа двигателей является малый расход топлива и продолжительное время функционирования (максимальный срок непрерывной работы самых современных образцов ионных двигателей составляет более трёх лет). Недостатком ионного двигателя является ничтожная по сравнению с химическими двигателями тяга. По сравнению с двигателями с ускорением в магнитном слое ионный двигатель обладает большим энергопотреблением при равном уровне тяги. Ионные двигатели используют повышенные напряжения, обладают более сложной схемой и конструкцией, что усложняет решение задачи обеспечения высокой надёжности и электрической прочности двигателя.
Проще говоря — ионные двигатели используют электричество (обычно генерируемое солнечными батареями или газовым топливом) для вытеснения плазмы из сопла, создавая таким образом тягу.
Основной сферой применения на сегодняшний день является управление ориентацией искусственных спутников, которые приходится оснащать десятками маломощных ионных двигателей.
Каков новый рекорд?
Исследователи Мичиганского университета смогли увеличить максимальную мощность ионного двигателя X3 до 100 кВт, который генерирует при этом 5,4 ньютона силы (предыдущий рекорд составляет 3,3 ньютона).
«Мы показали, что X3 может работать с мощностью более 100 кВт, — говорит руководитель проекта Алек Галлимор. — Он работал с огромным диапазоном мощности от 5 кВт до 102 кВт с электрическим током до 260 ампер. Он генерировал 5,4 ньютона тяги, что является самым высоким уровнем тяги, достигнутым любым плазменным двигателем на сегодняшний день».
По сравнению с химическими реактивными двигателями (ХРД), разгоняющими КА до скорости в 5 км/с, ионный способен разогнать их до 40 км/с. По предварительным подсчётам, при условии минимального расстояния между Землёй и Марсом (56 млн. км), до последнего мы сможем долететь всего за 2 недели, а это очень ощутимая разница по сравнению с годовым полётом, к которому сегодня готовят предполагаемых колонистов.
В качестве справки:
Компания Ad Astra, которую возглавляет астронавт и физики по специальности Франклин Чанг-Диас, получила в 2015 году от NASA грант в размере $9 млн на разработку ракетного двигателя, который, как заявляется, должен доставить человека на Марс всего за 39 дней.
Ионные двигатели применялись уже в нескольких окончившихся миссиях, а также в текущих, как, например, в аппарате Dawn, вышедшем на орбиту карликовой планеты Церера. АМС оборудована тремя ксеноновыми ионными двигателями, разработанными на основе образца, испытанного на зонде Deep Space 1. Каждый двигатель имеет тягу 30 мН и удельный импульс 3100 с; одновременно возможна работа одного двигателя. При нормальной работе ионные двигатели Dawn обеспечивают прирост в скорости на 97 км/ч (60 миль/ч) за каждые 4 дня.
Снимки Цереры, сделанные межпланетным зондом Dawn с расстояния в 42 тыс. км от её поверхности.
Один из основных недостатков ионного двигателя состоит в слабой тяге: чтобы разогнать корабль, ему нужно работать довольно длительное время. Поэтому, например, его бессмысленно использовать на Земле.
Так когда ионный двигатель выйдет на новый уровень?
Нынешние ионные двигатели, доступные на рынке, создают тягу всего в 3-4 кВт, тогда, как для отправки человека на Марс нужны намного более мощные установки, способные достичь мощности, как минимум в 500 кВт, а лучше 1 МВт.
По адекватным оценкам в течение ближайших 20 лет ионные двигатели вполне смогут справиться с этой задачей, при условии сохранения текущего темпа развития техники и технологий.
На следующий год командой тех же исследователей запланирован продолжительный тест, задачей которого будет выяснить, сможет ли ионный двигатель малой тяги проработать 100 часов подряд. Сейчас для этого теста инженеры разрабатывают специальную магнитную экранирующую систему, которая должна защитить стенки двигателя от повреждения плазмой. Предполагается, что этот экран позволит двигателю работать на полную мощность в течение несколько лет.
---
https://zen.yandex.ru/media/scikit/novyi-etap-v-rabote-nad-ionnym-dvigatelem-do-marsa-za-dve-nedeli-59e60467168a915bf034c057
Комментарий редакции
1. Ионный двигатель X3, разработанный Мичиганским университетом и ВВС США, установил новый рекорд эффективности с мощностью 100 кВт и тягой 5,4 ньютона.
2. Ионный двигатель использует ионизированный газ для создания тяги, имеет малый расход топлива и может функционировать длительное время.
3. По сравнению с химическими реактивными двигателями, ионные двигатели могут ускорять космические аппараты до значительно больших скоростей (до 40 км/с).
4. Новый рекорд позволяет сократить время полета до Марса до всего 2 недель, что является значительным достижением по сравнению с годовыми сроками полета.
5. Исследования показывают, что ионные двигатели могут достичь мощности, необходимой для полета человека на Марс, в течение ближайших 20 лет.
6. Запланированы эксперименты для тестирования долговременной работы ионного двигателя при максимальной нагрузке.
Вывод:
Ионный двигатель X3 представляет собой прорыв в области космических технологий, открывающий новые горизонты для межпланетных путешествий. Увеличение мощности и эффективности таких двигателей позволит значительно сократить время полета к другим планетам, включая Марс.
Вывод редакции:
Тезисы автора соответствуют современному положению дел в области космических технологий. Ионные двигатели действительно демонстрируют высокую эффективность и перспективность в межпланетных полетах. Увеличение мощности и возможность длительной работы подчеркивают значимость продолжающихся исследований в этой области. Статья отражает оптимистичный подход к будущему космических исследований.
С такими двигателями от земли оторваться не удастся. Так, что об остальном можно забыть. Статейка не по адресу, здесь не научно-фантастический сайт!
Уже есть действующая модель двигателя, которая позволит достичь Марса за 2-3 месяца, но в атмосфере этот двигатель не работоспособен. Он выводится на орбиту, а потом запускается и начинает разгоняться. Разгон медленный, но на протяжении всего полёта идёт ускорение, то есть условно-бесконечное ускорение в течение всего полёта. В итоге имеем малую продолжительность полёта, но это актуально для расстояний больше, чем расстояние от Земли до Луны. Опытный образец пока имеет совсем небольшой размер и ведутся его доработки. Кстати, КПД у него порядка 90-92%. Я забыл как он называется, уж извините.
Статья чисто тупая и для тупых.
От науки очень-очень далёкая.
У нас дескать двигатель новый, тяга пол-килограмма, а мы на нём или на х..ю до Марса за две недели долетим. Есть рекорд работы двигателя три года, а мы сделали новый, пока что 100 часов работает, но будет работать несколько лет. А как же рекорд? Эта новейшая вакцина замедленной усвояемости?
А на чём он работает? Да на солнечных батарейках, это так круто!!! На солнечных батарейках даже мобилки на сегодня не работают, а мы на них на Марс за две недели! Во как! Мы же амеры! Нам всё можно. У нас технологии понимаешь… Это технологии попиз…..ь
И название у двигателя подходящее “ХЗ”.
За две недели? Может быть. Только не забывайте про тормоза. Если разгон занял 2 недели, то при неизменной тяге двигателей и тормозить столько же и с тем же расходом топлива. Да ещё и ракетный посадочный модуль с его топливом тащить.