Троицкий ТРИНИТИ намерен к 2024 году завершить разработку прототипа плазменного ракетного двигателя с КПД выше 55%

В мероприятии, проведенном в комбинированном очном и дистанционном форматах, приняли участие более 200 представителей организаций Росатома, Роскосмоса, НИЦ «Курчатовский институт», Минобрнауки России. Участники семинара обсудили ход выполняемых 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» (КП РТТН).

Виктор Ильгисонис, научный руководитель федерального проекта, в своей вводной презентации подчеркнул важность разработки плазменных ракетных двигателей с повышенными техническими характеристиками для обеспечения (наряду с задачами по освоению дальнего космоса) возможностей более свободного маневрирования, множественных изменений орбиты космическими летательными аппаратами. 

Константин Гуторов, руководитель проекта в АО «ГНЦ РФ 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 в ГНЦ РФ ТРИНИТИ 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 руководитель проекта.

Александр Ловцов, начальник отдела ГНЦ «Центр Келдыша», рассказал на семинаре о развернутых работах по 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 результатом проделанной работы.

Сергей Коробцев, заместитель начальника комплекса НИЦ «Курчатовский институт», рассказал о создании мощного безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД) и его конкурентных преимуществах. В частности, он отметил, что в настоящее время в НИЦ «Курчатовский институт» 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 проводимых экспериментальных исследований – получение максимальной энергетической эффективности и технологическая отработка методов создания и нагрева плазмы. Разработка макета прототипа БПРД мощностью 100 кВт будет завершена уже в 2022 году, а далее на модернизированном стенде Е-1 будут исследоваться его основные характеристики. Среди основных преимуществ БПРД ученый выделил увеличение ресурса из-за отсутствия электродов, практически полное использование рабочего тела (газа), оперативное (без конструкционных изменений) 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.