Запуски спутников и космических кораблей. Электрический двигатель

0
16

Управляемый электрический двигатель позволит значительно уменьшить вес космического корабля, при этом существенно сократить расходы при полетах к Марсу.

Электрический двигатель оценивается сегодня, как одна из главных ультрасовременных космических технологий, которая может значительно продвинуть человечество в его стремлении покорять другие планеты. Установка таких силовых установок на межпланетные корабли позволит послать людей в дальний космос при этом стоимость полета будет значительно ниже по сравнению с другими формами двигателей.

В настоящее время существует только четыре космических агентства, у которых есть на вооружении электрический двигатель или проводятся активные работы по его созданию. Полагаясь на собственные ресурсы, Китай, вслед за Соединенными Штатами, Российской Федерацией, Европой и Японией, разработал эту современную технологию, надеясь в скором времени выйти на международный рынок спутников связи, имеющих в своем составе электрические двигатели.

Китай планирует запустить свой первый спутник с электрическим двигателем приблизительно в 2020, чтобы обеспечить возможность широкополосной передачи информации, как в самой стране, так и в соседних приграничных областях.

Китай также планирует запустить гибридный спутник связи в конце 2016. Предполагается, что электрический двигатель будет использоваться на будущей национальной космической станции.

Электрические системы сегодня изготавливаются с использованием ионного электростатического двигателя или двигателя с эффектом Холла. Они практически идентичны. Принцип работы их в следующем: они используют электричество, вырабатываемое солнечными батареями, для ионизации топлива (обычно, газ ксенон). Ускорившиеся ионы позволяют получить соответствующую тягу.

Самое большое преимущество электрического двигателя состоит в том, что он использует одну десятую количества топлива от того, что необходимо стандартным химическим. Обычный 5-тонный спутник связи с химической силовой установкой содержит три тонны топлива. Системе с электрическими двигателями для аналогичного спутника потребовалось бы только 300 кг топлива.

Выгода очевидна. Вес космического аппарата может быть существенно уменьшен, в результате чего можно вывести на орбиту два спутника одновременно; или можно запустить дешевую, меньшей мощности ракету, чтобы доставить спутник на нужную орбиту, что значительно уменьшит стоимость запуска. Можно также поместить больше оборудования на спутник, чтобы расширить его функции.

При использовании электрического двигателя срок эксплуатации спутника больше не будет ограничен количеством топлива. Продолжительность функционирования в таком случае увеличилась бы до 15 — 20 лет.

Главный недостаток электрического двигателя – то, что его тяга, пока еще очень низкая, поэтому он не может устанавливаться на ракетоносителях и космических кораблях, который необходимо быстро выйти на орбиту. Применение электрического двигателя может значительно улучшить конкурентоспособность китайских спутников связи на коммерческом рынке.

Кроме того, преимущество экономии топлива может создать предпосылки для межзвездных путешествий исследовательских зондов в глубины космоса.

В настоящее время уже существуют зонды по исследованию дальнего космоса, которые приводятся в движение электрическими двигателями. Они исследуют Луну, астероиды и комету. Японский «Хаябуса» направлен к астероиду, чтобы взять с него образцы и доставить их на Землю. Американский космический зонд Dawn был первым аппаратом, которому удалось провести исследования сразу двух астероидов в одном полете.

Электрический двигатель будет играть важную роль при осуществлении пилотируемых полетов в дальний космос.

Уже известно, что пилотируемый марсианский корабль, включая системы приземления, возврата и жизнеобеспечения, может весить около 1 500 тонн, если будут использоваться химические двигателя. В настоящее время самый мощный ракетоноситель может доставить максимум 100 тонн груза на околоземную орбиту, следовательно, марсианский космический корабль придется собирать в космосе. Его стоимость в таком случае будет просто запредельной. Применив электрический двигатель, вес космического корабля можно понизить до 300 тонн.

Китай запустил спутник Shijian-9 в 2012, чтобы проверить функционирование двух экспериментальных электрических двигателей. В настоящее время такие силовые установки, изготовленные Китаем, вырабатывают до 5 киловатт. Запланировано разработать электрический двигатель на 50 киловатт к 2020. Система из 40 двигателей по 50 киловатт смогла бы доставить 300-тонный космический корабль к Марсу за 200 дней.