О создании российского сверхпроводникового электроракетного двигателя

Еще один перспективный проект силового агрегата с использованием магнита из высокотемпературного сверхпроводника, который уже на протяжении трех лет реализуется в России, — это электроракетный двигатель (ЭРД) на ВТСП. Это полностью отечественная уникальная технология российской компании «СуперОкс». Изучим ее подробнее. 

В январе 2021 года стало известно об успешном развитии российского проекта по разработке и испытаниям мощного электроракетного двигателя (ЭРД) со сверхпроводниковым магнитом. Авторы сообщили на сайте компании-разработчика, что применение созданных ими сверхпроводниковых технологий позволило достичь рекордных характеристик двигателя. 

В ходе проекта удалось впервые продемонстрировать, что сверхпроводимость может быть применена для создания космической техники с большим практическим эффектом: технология ЭРД высокой мощности значительно снизит затраты на выведение и доставку на целевые орбиты и сделает космос более доступным. Электроракетный двигатель с полученными параметрами – ключевой элемент для межорбитального буксира, а также аппаратов исследования Луны, Марса и дальнего космоса, поскольку для создания тяги этот двигатель использует в 10 раз меньше топлива (по массе), чем «химические» реактивные двигатели. 

В проекте «СуперОкс» разрабатывался магнитоплазмодинамический вариант ЭРД. В таком двигателе «топливом» служит превращенный в плазму инертный газ, который разгоняется электромагнитным полем. За счет большой скорости разгона плазмы, такому двигателю нужно значительно меньше топлива, чем традиционному реактивному двигателю, работающему за счет реакции горения. Отличительной чертой созданного образца сверхпроводникового ЭРД является высокая мощность – десятки киловатт. Для сравнения, ЭРД, применяемые в космической технике сегодня, крайне редко имеют мощность выше 10 кВт. 

{banner_vnutri_news}

За три года исследований российскими инженерами достигнута эффективность работы реактивной тяги электрического ракетного двигателя 54% и получена реактивная тяга силой 1 Ньютон при мощности двигателя 30 киловатт. Разработанная технология позволяет проектировать двигатель с реактивной тягой вплоть до 5 Ньютонов и более без потери качества преобразования энергии. Этот результат стал возможен только благодаря высокому магнитному полю в двигателе, которое создается магнитом из высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП). 

Что же в итоге дает применение сверхпроводимости в электроракетном двигателе? Это существенные для применения в космосе практические результаты: 

— масса магнита снижена в 4 раза относительно медного аналога, 

— габариты магнитной системы снижены в 3 раза, 

— энергопотребление магнита снижено более чем в 20 раз по сравнению с медным аналогом, 

— достигнуто значение КПД двигателя 54%, 

— показано, что применение магнитного поля увеличивает эффективность работы двигателя в 7 раз, а удельный импульс и тягу в 3 раза. 

Универсальная система измерения реактивной тяги рабочей модели электрического ракетного двигателя была разработана, изготовлена, установлена и опытно отработана специалистами «СуперОкс» в сотрудничестве с кафедрой физики плазмы НИЯУ МИФИ. Компания планирует развивать сотрудничество с МИФИ для изготовления и испытания новых прототипов двигателя.

Источник

---