Китайцы работают над созданием мощного ионного двигателя

Для преодоления больших расстояний во время космических путешествий современные ракетные двигатели, которые используются во время полетов за пределы земной атмосферы, не совсем подходят. Они очень массивные и потребляют колоссальное количество топлива, поэтому разработка принципиально иных «космических моторов» ведется еще с середины прошлого столетия. Одним из путей развития может стать постройка ионного двигателя. И, согласно сообщению издания Physics of Plasmas, китайским инженерам удалось добиться значительных успехов в этой отрасли.

Как говорится в статье, ученые из Поднебесной разработали новый метод ионизации газа и его разогрева в ионном двигателе, что может повысить силу тяги примерно на 50% при том же исходном количестве топлива. По словам Ликйю Вэя из технологического института Харбина,

«Надо понимать, что мы лишь показали, что газ можно подобным образом пропускать через двигатель. Нам еще предстоит проверить то, как угол наклона, диаметр и другие параметры выпускных отверстий влияют на эффективность работы».

Использование ионных двигателей на космических аппаратах имеет массу преимуществ. К примеру, они обладают высоким КПД и малым расходом топлива. С другой же стороны, вырабатываемая ими сила тяги крайне мала из-за конструктивных особенностей, а из-за этого разгон и торможение происходит медленно. Китайские специалисты усовершенствовали работу одной из самых технологичных на сегодняшний день версий ионного двигателя — ускорители Холла. Они работают за счет того, что электрическое поле, вырабатываемое этим устройством, порождает и разгоняет ионы, заставляя их поток, движущийся со скоростью в десятки километров в секунду, «толкать» космический корабль в противоположном направлении. Электроны, находящиеся внутри магнитного поля, заставляют атомы ксенона или любых других благородных газов превращаться в ионы, а затем разгоняют и нейтрализуют их уже после того, как они покинули сопло двигателя.

«Главной проблемой Холловских двигателей является то, что далеко не все атомы газа, пропускаемого через камеру с электронами, превращаются в ионы. Это заметно понижает КПД и снижает ее тягу, особенно в том случае, если газ разрежен и движется быстро».

Для того чтобы исправить этот недостаток, ученые предложили достаточно элегантное решение: поменять форму сопел, из которых газ попадает в рабочую камеру двигателя, таким образом, что струя газа будет двигаться не перпендикулярно направлению тяги, как в обычных двигателях, а будет закручиваться в спираль. В ходе расчетов выяснилось, что такой прием повысит КПД в 1,5 раза. В ближайшее время ученые планируют создать первые экспериментальные прототипы двигателей нового типа и испытать их на орбите нашей планеты.