В России протестировали йодный двигатель
РКК «Энергия» отработала на Земле запуск электроракетного двигателя (ЭРД), работающего на йоде. Специалисты лаборатории проектирования перспективных двигательных установок ракетно-космической корпорации исследовали запуск двигателя в различных режимах: как со штатным ксеноновым катодом, так и — впервые — с новым безрасходным катодом-нейтрализатором, сообщает пресс-служба РКК «Энергия».
После отработки на Земле эксперименты продолжатся на орбите. Сначала российские космонавты изучат работу безрасходного катода-нейтрализатора, запуская ЭРД на ксеноне. Второй этап в целях безопасности пройдет на грузовом корабле «Прогресс». На нем установят новый двигатель и по видеосвязи будут следить за его запуском и режимами работы. Корабль будет находиться в отстыкованном состоянии 30 суток.
Идею использовать «чистый» реактивный йод в качестве так называемого рабочего тела двигателя — вещества, необходимого для получения импульса тяги, — предложил еще в конце 1990-х старший научный сотрудник корпорации Валерий Островский. Первые испытания на штатном плазменном двигателе показали принципиальную возможность использования йода: двигатель, оборудованный дополнительным газораспределительным устройством, запускался на ксеноне, а йод поддерживал разряд. Затем конструкторы приступили к разработке системы подачи йода, которая и была в итоге запатентована.
Предложенный конструкторами «Энергии» вариант двигателя оснащен безрасходным катодом-нейтрализатором, что позволяет обойтись без дополнительного газообразного рабочего тела — ксенона или аргона. Такой двигатель может использоваться как маршевый или для коррекции орбиты, например на спутниках связи, а также при решении транспортных задач дальнего космоса. Испытания на орбите, названные в честь автора идеи экспериментом «Островский», запланированы на 2022 год.
Преимущество двигателя с использованием йода заключается прежде всего в его экономичности. В существующих ЭРД в качестве рабочего тела традиционно используется ксенон, который значительно дороже йода. Кроме того, система подачи и хранения ксенона достаточно сложна и громоздка, что значительно увеличивает габариты и массу двигательной установки. Еще один важный момент: количества производимого ксенона недостаточно для решения перспективных задач космонавтики, например полетов на Луну.
Йод же хорошо хранится в твердом состоянии и может быть легко превращен в газ без применения многоступенчатой системы понижения давления. При ресурсных испытаниях возможна также рециркуляция йода. Как следствие, стоимость наземной отработки такого ЭРД в десятки раз ниже, при этом параметры двигателей на йоде как минимум не уступают аналогичным характеристикам ЭРД на ксеноне.
А в октябре в России завершились наземные испытания одного из важнейших элементов космической ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса — системы охлаждения. О том, что представляют собой такие установки, почему для них жизненно важна эффективная система охлаждения и каковы перспективы производства ЯЭДУ в России, «Стимул» уже рассказывал.
Другой перспективный тип космического двигателя основан на принципе ионной тяги. Недавно ученые из Массачусетского технологического института провели первые летные испытания модели самолета-ионолета. Один из вариантов ионного двигателя используется в некоторых космических аппаратах, например в New Horizons, который пролетел около Плутона, или BepiColombo, направляющийся сейчас к Меркурию. В используемых сейчас ионных двигателях применяется запас топлива, как правило ксенона. Но существует и концепция прямоточных ионных двигателей — такую установку сейчас разрабатывают специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ). О разных аспектах ионного двигателя можно прочитать в материале «В США испытали модель ионолета».