Новий тип двигуна дозволить зменшити вагу космічних апаратів і зробить реальними польоти до самих околиць Сонячної системи

У NASA оголосили переможця конкурсу на розробку нового типу двигуна для космічних апаратів. В рамках першої фази конкурсу на розробку рухової установки прямого перетворення ядерної енергії призом в 100 тис. дол. нагороджений професор Вашингтонського університету Джон Слау, який розробив проект електромагнітного плазмоидного двигуна або як його називають в НАСА – безэлектродного двигуна на силі Лоренца (ELF).

Електромагнітний плазмоидный двигун (ЕПД) є революційним типом електричної рухової установки і дозволяє різко скоротити масу космічного апарата, а також збільшити ефективність двигунів в порівнянні з традиційними системами потужністю 500-1000 Вт. ЕПД має високу питому потужність (понад 700 Вт/кг) і економічність. Він дозволить здійснювати безпілотні польоти до самих околиць Сонячної системи: Нептуна, Плутона і Хмари Оорта. Крім того, новий двигун може харчуватися від сонячних панелей, що дає можливість швидко подолати відстань до найближчих об’єктів, наприклад супутників Марса або астероїдів.


Прототип електромагнітного плазмоидного двигуна, розроблений Пентагоном і НАСА

Принцип роботи ЕПД наступний: за допомогою обертового магнітного поля всередині конічної камери двигуна створюється потужна напруга струмів всередині потоку плазми, що призводить до утворення плазмоида, ізольованого від стінок камери магнітним полем. Зміна градієнта магнітного поля в потужних плазмових струмах призводить до того, що плазмоид залишає конічну камеру з величезною швидкістю – відповідно з’являється реактивна тяга. За задумом фахівців НАСА, новий тип двигуна повинен являти собою імпульсний пристрій, яке споживає 1 КВт і видає розряд з енергією 1 Дж при частоті 1 кГц. У НАСА розробили теорію і дизайн нового двигуна, а також продемонстрували роботу фізичних принципів його роботи в лабораторії. Фахівцям вдалося створити невеликий, всього 10 см в діаметрі, двигун киловаттного класу, який продемонстрував надійну роботу в імпульсному режимі з енергією від 0,5 до 5 Дж. ЕПД мають масу переваг, навіть порівняно з високоефективними іонними двигунами. Насамперед, ЕПД може використовувати в якості палива великий спектр робочих тіл: кисень, аргон, гідразин або суміш газів. Це дозволяє проводити дозаправку апаратів у космосі, а також, теоретично, користуватися «місцевим» паливом, наприклад з газами атмосфери Марса. ЕПД не тільки збільшить швидкість і енергетичні можливості космічних апаратів, він також може стати другим двигуном гіперзвукових літаків. Вони могли б виходити на навколоземну орбіту на прямоточних повітряно-реактивних двигунах, а вже в космосі – пересуватися з допомогою легких і компактних ЕПД.


Принцип роботи безэлектродного двигуна на силі Лоренца

У ході другої фази конкурсу американське космічне агентство планує випробувати реальний прототип ЕПД з наступними характеристиками: вага 1,5 кг, потужність від 200-1000 Вт при 50-80 мН тяги і 1,5-4 тис. секундах питомої імпульсу (в сучасних іонних двигунах близько 3 тис.).

Треба зазначити, що Джон Слар в рамках проекту Helion Energy по комерціалізації енергії термоядерного синтезу розробив індуктивний прискорювач плазми, який дозволяє прискорювати плазмоїд до швидкості 600 км/с, що набагато більше, ніж швидкість їх внутрішнього теплового руху.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *