ТРИНИТИ разработает прототип плазменного ракетного двигателя к 2024 году

Российские ученые обсудили разработку плазменных ракетных двигателей для освоения космического пространства 30 марта на открытом научном семинаре «Росатома» «Управляемый термоядерный синтез и плазменные технологии».

В мероприятии приняли участие онлайн и офлайн больше 200 представителей организаций «Росатома» и «Роскосмоса»,Курчатовского института, Минобрнауки России. Участники семинара обсудили ход исследований и перспективы создания плазменных ракетных двигателей с улучшенными характеристиками в России. Работы по этому направлению включены в третий федеральный проект комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года» (РТТН).

Константин Гуторов, руководитель проекта в ТРИНИТИ, представил концепцию создания прототипа плазменного ракетного двигателя с повышенными параметрами тяги и удельного импульса на базе магнитоплазменного ускорителя, позволяющего эффективно использовать мощность источника энергии.

«Разработку прототипа плазменного ракетного двигателя планируем завершить в 2024 году. На данный момент на квазистационарном плазменном ускорителе продемонстрирован удельный импульс выше 100 км/с для водородной плазмы в режиме однократных импульсов, что позволяет достигнуть целевых показателей прототипа при переходе в частотный режим работы и иметь тяговую мощность в 300 кВт при КПД выше 55%», — сказал Константин Гуторов.

Александр Ловцов, начальник отдела в Центре Келдыша, рассказал о разработке модулей электрореактивного ракетного аппарата на базе холловского и ионного двигателей нового поколения. «На данный момент нами разработан эскизный проект на модуль электрореактивного ракетного двигателя максимальной мощностью 250 кВт, который включает четыре холловских двигателя номинальной мощностью 50 кВт и максимальной мощностью 65 кВт. Разработаны, изготовлены и испытаны макеты ключевых элементов этого модуля. К 2024 году мы планируем завершить его изготовление и приступить к испытаниям», — поделился он результатами работы.

Сергей Коробцев, заместитель начальника комплекса Курчатовского института, рассказал о создании мощного безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД) и его конкурентных преимуществах. В частности, он отметил, что в настоящее время в институте сооружается макет БПРД с ВТСП магнитной системой, в котором холодная плазма с плотностью до 5*10¹⁹м^-3 создается при геликонном разряде в аргоне.

Основная задача экспериментальных исследований — получить максимальную энергетическую эффективность и отработать методы создания и нагрева плазмы. Разработка макета прототипа БПРД мощностью 100 кВт будет завершена уже в 2022 году. Далее на модернизированном стенде Е-1 будут исследовать его основные характеристики. Среди основных преимуществ БПРД ученый выделил увеличение ресурса из-за отсутствия электродов, практически полное использование рабочего тела (газа), оперативное регулирование в широком диапазоне отношения тяга-удельный импульс.

«Обеспечивая длительное крейсирование в околоземном пространстве, мощные БПРД позволят разработать космические системы связи и управления, сделают возможным перехват космического мусора и астероидов, позволят организовать транспортные потоки между космическими объектами», — рассказал Сергей Коробцев.

По результатам дискуссии ученые пришли к общему мнению, что на сегодняшний день основные сложности в разработке плазменных ракетных двигателей связаны с достижением компромисса между мощностью и ресурсом работы. Поэтому исследования, нацеленные на снижение последствий взаимодействия плазмы со стенками исключительно важны и дают новое знание о возможностях дальнейшего развития методик и стандартизации диагностических средств в исследованиях, которые проводятся в рамках федерального проекта.