Лого Сделано у нас
112

Ионный двигатель толкает российскую экономику и науку вперед

26 января 2016 г.

.

Ученым из Московского авиационного института и воронежского Конструкторского бюро химавтоматики удалось разработать, собрать и провести стендовые испытания ионного двигателя. Пока двигатель получил название ВЧИД-45.

Начав опытные научно-исследовательские конструкторские работы в 2012 году, команда разработчиков изготовила к 2016 году опытный образец.

По мнению создателей, двигатель может использоваться для полета человека на Марс, запуска космических аппаратов к дальним планетам Солнечной системы и грузовых полетов на орбите Земли (с геостационарной орбиты на Луну, например).

Вообще говоря, Россия не является лидером в разработке и использовании ионных двигателей — американцы (проект Deep Space 1), европейцы (Smart-1) и японцы («Хаябуса») уже создавали и запускали аппараты с ионными двигателями в роли маршевых (основных). Советский Союз в семидесятые годы использовал ионные двигатели в качестве маневровых, но до разработки достаточно мощного двигателя, который реально было бы использовать в качестве маршевого, дело не дошло.

Одной из фундаментальных проблем исследования человеком Вселенной являются огромные расстояния (ну, или наши ничтожные размеры относительно Вселенских масштабов). Да и пока что человечество только теоретически осознало проблемы и саму необходимость межзвездных полетов.

Напомним читателям: согласно специальной теории относительности, разработанной Эйнштейном, наибольшей скоростью обладает свет (300 000 км/с). И то свет преодолевает пространства сотнями лет.

Так что пока полеты человека вне пределов Солнечной системы остаются под значительным вопросом хотя бы по той причине, что такой полет будет очень длинным. К тому же знаем и умеем для таких полетов мы пока что очень мало — нам бы изучить нашу родную планетную систему.

Поэтому сегодня ученые и конструкторы космических аппаратов сосредоточились на создании двигателей для полетов между планетами, и им удалось создать двигатели, способные развивать скорость, достаточную для исследования объектов в Солнечной системе.

Сегодня основным маршевым двигателем для космических аппаратов продолжает оставаться химический ракетный двигатель. Но требуемое большое количество топлива и практически достигнутый его предел энергетических возможностей, а также практически достигнутый потолок по КПД для двигателей ограничивают использование подобного типа двигателей околоземными полетами и исследованием космоса в пределах Солнечной системы (да и то очень неспешными темпами).

Тут-то и открываются перспективы ионного двигателя. Работает ионный двигатель, в основном, на ксеноне или ртути. Реактивная тяга создается благодаря ионизации и разгону в электрическом поле газа. Благодаря этому ионный двигатель обладает рядом преимуществ.

Во-первых, он требует очень мало топлива. Так, российский ВЧИД-45 в секунду тратит меньше 12 миллиграмм топлива.

Во-вторых, срок его работы гораздо больше, чем у того же химического. Американские ионные двигатели работают около трех лет непрерывно. У нашего ВЧИД-45 пока заявлен ресурс в 50000 часов непрерывной работы. То есть, более 7 лет.

Но, к сожалению, пока что ионный двигатель создает гораздо меньшую тягу, нежели химический. То есть, грубо говоря, с Земли на ионном двигателе не взлететь. А вот в космическом пространстве можно разогнаться до гораздо больших скоростей, чем на химическом.

Что же может дать России разработка подобного двигателя? По сути дела, создание отечественного двигателя вновь открывает для России дверь в дальний (по нашим современным меркам) космос и позволит создавать и запускать космические аппараты для исследования дальних планет Солнечной системы. К тому же, ионные двигатели сегодня используются и на спутниках (как маневровые), что опять же расширяет наши возможности.

Конечно, полеты к дальним звездам не приносят той же прибыли, как нефть при цене за баррель в районе ста долларов, но перед нашей наукой открываются возможности для развития в действительно необходимом для человечества направлении. Ведь сегодня по большей части наша страна лишилась звания ведущей космической державы и превратилась в ведущего космического извозчика — чужие аппараты и спутники запускаем, собственные коммерческие и военные тоже, но перспективных научных проектов и конструкторских разработок не ведем. К тому же в нашей экономической и геополитической ситуации практически бесполезно надеяться на появление отечественного Илона Маска, который просто возьмется за создание частной российской космической компании.

При этом, помимо научных достижений и политического престижа, исследование космоса имеет огромный эффект мультипликатора для экономики. Освоение космоса дало человечеству в качестве «приятных бонусов» множество открытий, которые сегодня даже не ассоциируются с космическими полетами: системы геолокации и навигации, множество материалов, используемых в повседневности и электронике и многое другое. Будем надеяться, что создание отечественного ионного двигателя позволит толкнуть российскую экономику и науку вперед. Честь и хвала новым отечественным Королёвым!

P. S. Нельзя не упомянуть про забавный культурный феномен. Недавно вышло продолжение знаменитой космической оперы Джорджа Люкаса — седьмой эпизод Звездных Войн. Фанаты данной вселенной наслышаны про ионные двигатели — именно они в далёкой-далёкой галактике стоят на всех космических кораблях.

Читайте также...

Вступайте в наши группы и добавляйте нас в друзья :)

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!
  • 8
    Нет аватара Maggey
    26.01.1612:08:39

    Хорошо что начали этой темой заниматься. Теперь главное довести дело до конца и внедрить до практического использования.

    • 3
      MolGro MolGro
      26.01.1612:14:52

      начали))?

      Нет вы не правы, вам просто открыли дверку к тому что уже готово)

      • 0
        Vikont Vikont
        26.01.1612:22:45

        Если готово то пора запускать ракеты на Луну. Обследовать ближайшие планеты в поисках разумной жизни и всяких полезных минералов.

        • 0
          Hector Hector
          26.01.1622:40:02

          Знаю только одну ближайшую планету — Марс.

          Отредактировано: Hector~23:50 26.01.16
          • 0
            Максим Кошелев Максим Кошелев
            27.01.1601:36:53

            Ближайшая таки Венера.

            • 0
              Hector Hector
              27.01.1615:17:25

              Имел ввиду планеты которые пригодны для высадки и исследования, на Венере температура 450*, а следующая после Марса на расстоянии 20 световых лет…

      • 0
        Нет аватара 9imi
        26.01.1612:56:37

        А что это за тяга -0,015 кг?

        • 4
          Tezen44 Tezen44
          26.01.1614:31:39

          мммм… Типичная тяга ионного двигателя…    

      • 1
        Нет аватара Maggey
        26.01.1612:58:41

        Мало его изготовить. Когда практически начнут использовать по предназначению тогда можно считать проект завершенным.

      • 1
        Вячеслав Зайцев Вячеслав Зайцев
        27.01.1611:08:58

        Пускай — ТАК. И — РЕСПЕКТ, что «открыли дверку», но ещё БОЛЬШИЙ «РЕСПЕКТ», что МЫ воспользовались ЭТОЙ «дверкой». ПЛЮС — Нашим Учёным и Специалистам.

  • 0
    Нет аватара Инженер2015
    26.01.1613:10:52

    Главное заменить импортные,

    ведь они ставятся на спутники для корректировки орбиты?

    • 0
      Нет аватара Maggey
      26.01.1614:06:17

      Да. Сейчас по моему у нас нет спутников с такими импортными двигателями.

    • 6
      Михаил Усоцкий Михаил Усоцкий
      26.01.1615:32:26

      Вообще-то наоборот, половина зарубежных спутников используют наши двигатели. Ибо наши надёжней и проще.

      Меня интересует другое, почему молчат про плазменные двигатели Морозова, которые ещё более долговечны и имеют заметно большую тягу перед ионными. Ограничение связано с источником энергии. При подаче 1 МВт энергии и более плазменному двигателю несложно будет разогнать космический аппарат до 10 тыс. км/с.

      • 2
        Максим Кошелев Максим Кошелев
        27.01.1601:37:54

        Ионные суть плазменные. Там же плазма собственно ионизируется и используется как рабочее тело.

        • 0
          Михаил Усоцкий Михаил Усоцкий
          27.01.1611:45:53

          В номенклатуре ионные и плазменные — разные двигатели. Из-за конструкций. Обычно у ионных есть специальная сетка ускоряющего электрода на выходе, у плазменных такого нет.

          • 0
            Максим Кошелев Максим Кошелев
            27.01.1613:23:00

            В чьей номенклатуре?     Есть «сеточка», нет сеточки, сути не меняет. Плазма разгоняется магнитным и/или электростатическим полем.

            • 0
              Михаил Усоцкий Михаил Усоцкий
              27.01.1613:38:45

              Ну вы хоть читали как устроены ионные и плазменные двигатели? Ионные двигатели используют ионизаторы и ускоряют электростатическим полем в виде сетки. Они имеют недостаток — износ сетки. Разные НИОКР и КБ по-разному решают эти задачи. К тому же, они используют либо ксенон, либо ртуть, как часто упоминается в статьях. А у плазменных иначе — используется генератор плазмы и разгоняется электромагнитным полем. Износа почти нет из-за простоты конструкции. Поэтому они служат дольше. Ну и последнее, что у плазменных двигателей рабочая температура струи куда выше ионных. Да и выбор рабочего тела для плазменного двигателя куда больше.

              • 0
                Максим Кошелев Максим Кошелев
                02.02.1604:09:55

                Это вы судя по всему прочитали, а суть не поняли. Ионный он потому, что разгон осуществляется именно ионов. Каким способом, не важно. И в электромагнитном и в электростатическом случае плазма нужна именно для этих самых ионов. Если вы сильно хотите различать эти два типа разгона, то так и называйте «электростатический» ионник или «электромагнитный» ионник. Ваше разделение один «плазменный» другой «ионный» вкорне неверно. Они оба плазменные и оба ионные. Кроме этого, никто не запрещает использовать оба типа разгона для эффективности.

                • 0
                  Михаил Усоцкий Михаил Усоцкий
                  02.02.1610:02:59

                  Ничего подобного. Именно как раз вы и не поняли особенность этих двигателей. Не я разделял их на ионные и плазменные. Их изначально так назвали конструкторы и инженеры из-за различия мощности в силу конструктивных особенностей двигателей. А почему, уже разжевали множество раз. Двигатели Морозова и/или двигатели VASIMIR называют именно как плазменные двигатели — остальных называют ионными. Вот попробуйте набрать в поиске такую строку: «Плазменные двигатели не следует путать с ионными.» Удивитесь, что эти двигатели действительно нельзя путать, несмотря на их общую природу.

    • 0
      Николай Белый Николай Белый
      26.01.1620:00:12

      у нас эрд делают уже наверно лет 30-40 и продают на экспорт fakel-russia. com/production/spd/

      Есть на западе и лицензионные копии факеловских двигателей.

      Отредактировано: Николай Белый~21:01 26.01.16
  • 1
    Форестер Форестер
    26.01.1615:11:40

    а картинка реальная? там сопло как у турбореактивного движка, и вообще внешний вид. Не фантазия художника случайно?

    • 0
      Hitagara Hitagara
      26.01.1621:32:46

      Конечно не реальная, тут и думать не о чем.

  • 1
    Максим Кошелев Максим Кошелев
    27.01.1601:41:28

    А вот в американской педикивикии, про дипспейс наоборот говорят. Дескать «в то время как в СССР уже сотни раз использовали ионники, в дипспейсе первый американский»

  • Комментарий удален
    • 1
      Спутник Спутник
      27.01.1607:08:53

      Не можем.

      • Комментарий удален
    • 0
      Михаил Усоцкий Михаил Усоцкий
      27.01.1611:54:10

      Не выйдет. До 10 тыс. км/с — возможно, но необходим очень мощный источник энергии — не меньше МВт. А такой появился у нас совершенно недавно, специально для космоса — нашими атомщиками. Сейчас разрабатывают двигатель к нему, что и сказано в этой новостной статье.

  • 1
    kos2910 kos2910
    27.01.1607:13:08

    хорошая статья, спасибо! Но тяга маловата, упор нужно делать на источники энергии, а какую плазму разгонять — не суть важно.    

  • 0
    Sergey Svetly Sergey Svetly
    27.01.1608:34:09

    Аффтор, исправь очепятку:

    «У нашего ВЧИД-45 пока заявлен ресурс в 50000 часов непрерывной работы. То есть, более 7 лет." на более 5 лет или на почти 6 лет.

    Отредактировано: Sergey Svetly~09:35 27.01.16
  • 1
    Нет аватара argr
    27.01.1610:53:53

    Для начала процитирую сам себя:

    А можно ли увеличить тягу электрических движков? Скажем, поставить не 1 двигатель, а 10, 100? К сожалению, нет, и вот почему. Сила тяги определяется формулой F=m*I — она пропорциональна расходу рабочего тела m и скорости истечения I. А мощность, необходимая для выброса рабочего тела, задается формулой P=m*I^2/2 — тот же расход, только умноженный на квадрат скорости истечения (и поделенный на два, но это не сильно спасает). Предположим, у нас есть химический двигатель, обладающий скоростью истечения 3 километра в секунду и расходом 1 килограмм в секунду. Тяга при таких параметрах получится 3 тысячи ньютонов (примерно 300 килограмм-силы), а мощность — 4.5 мегаватта. Энергия берется из сгорания компонентов топлива.

    Теперь представим, что мы перешли на электрическую тягу, и скорость истечения увеличилась в 10 раз, достигнув 30 км/сек. Но мы хотим сохранить тягу на том же уровне. Для этого надо уменьшить расход также в 10 раз — не 1 килограмм, а 100 грамм в секунду. Отлично, значит нам надо в десять раз меньше горючего. Сколько же мощности требуется при этих параметрах? Целых сорок пять мегаватт! И мегаватты эти должны не просто воспламениться в камере сгорания, они должны быть честно преобразованы в электроэнергию, чтобы быть поданными на клеммы электрореактивного двигателя. А что будет, если мы увеличим скорость истечения еще в 10 раз — до 300 км/с? Чтобы сохранить тягу на том же уровне, нам потребуется всего 10 грамм испускаемого рабочего тела в секунду, и аж 450 мегаватт мощности. В общем, для быстрых и экономичных полетов нужна энергия, много энергии!

    Отсюда: argr.livejournal.com/10643.html

    С энергией на орбите беда. Самая мощная энергетическая установка сейчас — это МКС. Там что-то около 200 киловатт. Американские панели солнечных батарей, выводились Шаттлами, весят десятки тонн. Для спутника хороший показатель — 30 киловатт.

    В общем, без мощного источника энергии все эти двигатели мало помогут.

    • 0
      Нет аватара AleckK
      27.01.1611:37:18

      Ядерные установки же уже в разработке. Мегаваттного класса. Здесь писали про это много.

      Отредактировано: AleckK~12:42 27.01.16
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,