Іонний двигун NASA показав новий рекорд продуктивності

Розробляється Мічиганським університетом і ВПС США новий іонний двигун X3 для аерокосмічного агентства NASA встановив новий рекорд ефективності. На тлі цих новин у деяких експертів загорілися очі, і всі вони як один припускають, що така технологія якось буде використовуватися для доставки людей на Марс.

Двигун X3 відноситься до так званого типу прискорювачів Холу. Для створення рухового імпульсу така установка створює спрямований потік іонів. Генерується всередині спеціальної камери плазма, яка викидається за межі корабля, за словами NASA, дозволить надати космічному кораблю більший рівень прискорення в порівнянні з більш традиційними хімічними ракетними двигунами.

Найбільш ефективні хімічні ракетні двигуни (ХРД) дозволяють розганяти космічний апарат до швидкості близько 5 кілометрів в секунду, в свою чергу, прискорювач Холу здатний надавати прискорення до 40 кілометрів на секунду. Така ефективність буде вкрай корисною для потенційно тривалих космічних польотів, як, наприклад, на Марс. І на думку людей, що займаються проектом іонного двигуна, завдяки цій технології протягом найближчих 20 років ми зможемо відкрити дорогу до пілотованих польотів до Червоної планеті.

Вважається, що іонні двигуни можуть бути набагато ефективніше звичайних ХРД, а також економічніше, так як вимагають використання меншого обсягу палива для перевезення аналогічного числа членів екіпажу і обладнання на далекі дистанції. Як прокоментував керівник проекту розробки іонного двигуна Алек Галлимор порталу Space.com, іонне прискорення здатна забезпечити до 10 разів більшу покриття відстані при використанні однакового з ХРД обсягу палива.

Звичайно ж, крім іонних двигунів, є й інші види перспективних технологій, подальша розробка яких може вивести людство на новий виток підкорених космічних відстаней. Мабуть, найголовнішим недоліком тих же традиційних ХРД є необхідність в доставці в космос величезного обсягу хімічного палива, що, зрозуміло, і підвищує загальну масу космічного корабля. Додаткова маса вимагає додаткового палива, додаткове паливо підвищує масу, ну і так далі. Є варіант прямоточного прискорювача Буссарда, що є по своїй суті термоядерним ракетним двигуном, що використовує водень космічного простору в якості палива. В теорії двигун здатний надавати прискорення практично до швидкості світла, але його вкрай низька ефективність через особливості самої конструкції космічного корабля поки залишає проект під дуже великим питанням. А що ж електромагнітний двигун, який у всіх на слуху останнім часом? Навколо нього виникає більше питань, ніж відповідей. І поки ми не розберемося, як він взагалі здатний працювати, а вчені дійсно поняття не мають, то на краще сподіватися не доводиться.

Фанати наукової фантастики напевно з ентузіазмом запропонували б використовувати ідею, яка дозволить здійснювати космічні подорожі швидше швидкості світла – варп. Проте загальна теорія відносності говорить нам про те, що ніщо не здатне пересуватися швидше швидкості світла. Тим не менше, якщо ми знайдемо спосіб якимось чином стискати і розширювати тканину простору-часу попереду і позаду нас, то в теорії ми дійсно зможемо рухатися швидше швидкості світла. Але поки сучасна наука солідарна з тим, що ми навіть близько не наблизилися до подібних технологій.

Повернемося до іонним двигунів. Недавні випробування прискорювача X3 показали, що установка здатна працювати при потужності понад 100 кВт і генерувати 5,4 ньютона сили, що на даний момент стало найвищим показником ефективності для будь-якого іонного плазмового двигуна. Він також побив рекорд вихідний потужності і показників робочого струму. Подібний успіх змусив деяких припустити, що технологія протягом найближчих 20 років буде використовуватися для доставки людей на Марс. Але чи так усе чудово? Мабуть, лише частково.

У порівнянні з тими ж ХРД, іонні двигуни здатні створювати дуже малий обсяг прискорення. Іншими словами, щоб досягти того ж показника швидкості, що демонструє хімічний ракетний двигун, іонному потрібно набагато довше працювати. Це, в свою чергу, не дозволяє використовувати іонні двигуни, наприклад, в якості стартових, при запуску ракети із Землі.

Інженери роблять спроби вирішити ці проблеми з новим іонним двигуном X3, де замість одного каналу для викиду прискорює плазми пропонується використання відразу декількох. Поточної завданням проекту є розробка одночасно достатньо потужного і компактного двигуна. Справа в тому, що початковий прототип вийшов досить габаритним. У той час як більшість створених прискорювачів Холу можна вручну переносити по лабораторії, X3 доводиться пересувати за допомогою невеликого крана.

В 2018 році інженери збираються провести нову серію тестів і в кінцевому підсумку подивитися на роботу двигуна, який буде оперувати протягом 100 годин без перерви. Інженери також ведуть розробку системи захисту, яка захистить стінки прискорювача від впливу розпеченої плазми, що дозволить двигуну працювати набагато довше, можливо, навіть протягом декількох років.