Электрореактивные двигатели

[Mark]

Alexandr_A :

В этой статье рассмотрены все типы ЭРД, ионники и почти все другие признаны непригодными для использования в межпланетном буксире большой мощности. Оптимальным оказывается ЭРД на основе МПДУ.

Интервию про МПДУ двигателях из 05 мая 2010 года.

Первый шаг к созданию такого двигателя уже сделан. Об этом журналисту Владимиру ГУНДАРОВУ рассказал вице-президент Академии инженерных наук имени А.М. Прохорова, руководитель проблемной лаборатории Московского государственного университета приборостроения и информатики, лауреат Государственной премии СССР, заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор, член Международной ассоциации авторов научных открытий, почетный профессор Шанхайской аэрокосмической академии Юрий КУБАРЕВ. Он автор и соавтор около 300 научных работ и изобретений, примерно 30 из которых внедрено или использовано в разработках ведущих организаций страны.

-- Юрий Васильевич, о каком ракетном двигателе для полета к Марсу сейчас спорят ученые?

-- Рассматривается несколько вариантов. С точки зрения безопасности и экономичности более перспективные электрореактивные двигатели (ЭРД): ионные, холловские (по фамилии создателя) и плазменные. Первые два типа создают разреженную плазму. Она разделяется на ионы и электроны, ионы ускоряются разными механизмами. А чтобы ионы оторвались от корпуса ракеты и создали тягу, их заряд за двигателем нейтрализуют потоком электронов. В конечном счете создается разреженный высокоскоростной поток плазмы. В плазменных двигателях ионы и электроны разгоняются вместе, что позволяет создавать мощные потоки плазмы.

Есть несколько основных типов ЭРД. Один из них изобретен в Германии, два -- в США, три -- в нашей стране. Из них только два могут претендовать на использование в Марсианском экспедиционном комплексе. Один из них предложен немецким ученым Меккером. Мощность его двигателя может достигать мегаватт. Но американские и наши специалисты отказались его использовать по ряду причин. Второй, меньшей мощности, имеющий внешнее магнитное поле, которое улучшает параметры двигателя, был впервые в мире предложен и испытан мною 50 лет назад

-- Почему вы уверены, что ваш ускоритель можно использовать в качестве двигателя для полета к Марсу?

-- Это единственный тип ЭРД с управляемыми вектором тяги и удельным импульсом, изменяемыми знаком и величиной заряда струи. Он позволяет получать потоки плазмы с концентрацией частиц на несколько порядков выше, чем у ионных и холловских двигателей. Работает он в стационарном, импульсном, частотном, высокочастотном и даже в СВЧ-режиме.

-- У России есть двигатель для марсианской экспедиции?

-- Электрореактивного двигателя для пилотируемой марсианской экспедиции нет ни в одной стране мира. МПДУ -- основа для такого двигателя, но для дальних космических экспедиций надо доработать важную его часть -- катодный узел. Дело в том, что между катодом и анодом должны течь мощные токи. Катод «бомбят» заряженные частицы и распыляют его, из-за больших тепловых нагрузок он разрушается. Это болезнь всех типов двигателей. В маломощных ее преодолевают различными путями. Американцы предлагают увеличить ресурс своего двигателя, заменив функции катода СВЧ-разрядом, что мы и делали до них, как я уже говорил, четверть века назад. Но тогда, как и сейчас, у нас не было необходимых финансовых средств.

Исследования отечественных ученых свидетельствуют, что объединенными усилиями можно создать двигатель, который доставит наш корабль к Марсу и другим планетам Солнечной системы. Когда примут политическое решение и выделят средства, эта задача в России будет решена. В качестве первого эксперимента по реализации этой программы я бы предложил провести комплексные испытания МПДУ на борту Международной космической станции, как это намереваются сделать в ближайшее время американцы со своим магнитоплазменным двигателем с управляемым удельным импульсом, который является ближайшим аналогом, скорее частью нашего МПДУ с СВЧ-разрядом.

http://www.vremya.ru/2010/76/4/252845.html

[vlad7308]

В этой статье рассмотрены все типы ЭРД, ионники и почти все другие признаны непригодными для использования в межпланетном буксире большой мощности. Оптимальным оказывается ЭРД на основе МПДУ.

остается понять, насколько можно верить статье
некоторые ее пассажи внушают определенные сомнения

[Alexandr_A]

остается понять, насколько можно верить статье
некоторые ее пассажи внушают определенные сомнения

Некоторые пассажи мне даже поравились:

Ряд   недостатков  «VASIMR»,  по  сравнению  с   магнитоплазмодинамическим  двигателем (МПДУ )  с  управляемыми  вектором  тяги   и   удельным   импульсом ,  уже   отмечались [3]. Практическая  невозможность   его  создания  и  использования,  с   точки   зрения эффективной  организации   физических  процессов  и конструктивных  особенностей «VASIMR»,  будет  показана в  специальной работе.

Жду продолжения. А вообще, регалии трех профессоров и изобретателя МПДУ с патентами - внушают.

[vlad7308]

остается понять, насколько можно верить статье
некоторые ее пассажи внушают определенные сомнения

Некоторые пассажи мне даже поравились:

Ряд   недостатков  «VASIMR»,  по  сравнению  с   магнитоплазмодинамическим  двигателем (МПДУ )  с  управляемыми  вектором  тяги   и   удельным   импульсом ,  уже   отмечались [3]. Практическая  невозможность   его  создания  и  использования,  с   точки   зрения эффективной  организации   физических  процессов  и конструктивных  особенностей «VASIMR»,  будет  показана в  специальной работе.

Жду продолжения. А вообще, регалии трех профессоров и изобретателя МПДУ с патентами - внушают.

ага, вот к примеру это...
"Практическая невозможность создания" уже созданного в железе девайса, прошедшего стендовые испытания и ожидающего летных.

Не смешно?

"Американцы предлагают использовать СВЧ (для ионизации)", но мы это придумали 50 лет назад просто у нас не хватило денег.... - они не предлагают, они это уже сделали. В том же васимре

Настораживает общий тон, настойчивые и вредные упоминания о собственном приоритете по пять раз на странице, нескрываемая ненависть к конкуренту.

[Fakir]

ага, вот к примеру это...
"Практическая невозможность создания" уже созданного в железе девайса, прошедшего стендовые испытания и ожидающего летных.

Там ключевые слова другое:

Практическая невозможность его создания и использования, с точки зрения эффективной организации физических процессов

Настораживает общий тон, настойчивые и вредные упоминания о собственном приоритете по пять раз на странице,

Ну, у Кубарева это немножко пунктик, да. Насчёт приоритета - считает себя незаслуженно затёртым.

[vlad7308]

ну может, может... но настораживает все равно  :?

а Вы не можете объяснить... я так и не смог понять, в чем физическая разница между VASIMR и предлагаемым МПДУ?

[Alexandr_A]

Описано ТУТ, правда много воды, но главное скорее всего правильно, что динамический - это значит работает со сгустками плазмы.

[Salo]

http://www.spacenews.com/military/120711-af-eyes-commercial-sat-platforms.html

Roger Krone, president of Boeing Network and Space Systems, said Boeing's Seal Beach, Calif.-based space division expects to respond to the solicitation in the coming weeks by proposing three satellite platforms, including the company's new 702 SP product line.

The 702 SP uses all-electric propulsion to reduce a satellite's weight by up to 50 percent of what it would be at launch if it used conventional chemical propellant. The drawback to an all-electric design is that the thrusters used to put the satellite into final geostationary orbit pack less punch than chemical thrusters, meaning it can take several months after launch before a satellite reaches its operating position 36,000 kilometers over the equator.

In a July 10 briefing at the Farnborough Air Show here, Krone acknowledged that the all-electric propulsion design is not usually associated with rapid response. But by using a heavier launcher to place the lower-weight satellite directly into geostationary orbit, the objective of fielding a communications capacity quickly could be achieved.

"With direct injection we are in final position within a couple of weeks — not months," Krone said.

Boeing inaugurated its 702 SP product earlier this year with an order for three or four satellites from two commercial satellite operators — Asia Broadcast Satellite of Hong Kong, and Satmex of Mexico.

The all-electric design has captured the interest of several other satellite fleet operators. Other satellite manufacturers have said they are working on similar designs.

Krone agreed that having the U.S. Air Force as an early customer likely would accelerate the market's adoption of the technology. Krone said the Air Force solicitation, which he declined to discuss in detail — or even to name — appears to be looking for a satellite bus with a capacity in the vicinity of the 702 SP and Boeing's mid-size bus, the 702 MP, which uses conventional propellant to raise a satellite's orbit from its drop-off point after launch.

Joanne Maguire, executive vice president of Lockheed Martin Space Systems of Sunnyvale, Calif., said her company is also interested in the Air Force solicitation. Maguire likewise declined to discuss the program in detail but described it in general terms in a March interview as an example of the Air Force's push to adopt commercial procurement methods to cut costs.

"I think we have some products that could answer the mail, so we're in the hunt for that one," Maguire said.

[Dmitri]

а Вы не можете объяснить., в чем физическая разница между VASIMR и предлагаемым МПДУ?

Оба работают с волнами из плазмы.Aleksandr назвал их от балды сгустками.
В старинном МПДУ разряд создается между катодом и анодом.
Следовательно катод и стенки двигателя разрушаются.Ресурс такого двигателя ограничен сроком разрушения катода.Так как энергии для его работы нужно много, а ее нет на орбите, он сейчас нигде не используется.
Кубарев получил авторское свидетелтсво, а не патент, где предлагает безкатодную схему МПДУ(вместо катода разряд), но в статье он пишет, что у него в лаборатории не получилось создать для такого двигателя тягу.То есть рабочий процесс или был неустойчив или вообще не получился.То есть у него не получилось
в лаборатории(которой сейчас уже нет) создать такую кунструкцию.  

Vasimr
http://www.membrana.ru/particle/3346
используется несколько физических принципов одновременно для разгона волн плазмы.

Вместо катода из вольфрама используется газовый разряд.Нет катода- значит ресурс ограничен только стенками двигателя.То есть намного больше.
Во время испытания в СССР МПДУ на метеорологической ракете катод разрушился за время несколько минут.
Чем больше мощность потребляемая электрореактивным двигателем, тем выше нагревается катод.
Во Vasimr используется высокотемпературный сверхпроводник в катушке или говорят соленоиде.Значит, потери на сопротивление в нем намного меньше,чем в МПДУ.
Ответ на ваш вопрос  не знает даже Горшков Л.А.
http://www.nkj.ru/archive/articles/11014/

В России ждут результатов испытаний Vasimr на МКС, затем постараются его скопировать.Или нет.
Может обойдутся стареньким СПД.

Странно, что Кубарев говорит только о полете на Марс.В России поставили более скромную цель: создать ЯЭДУ для работы от 800 км до 36000 км на орбите.А от полета к Марсу отказались Россия, США, Европа.

США готовит полет к астероиду.Это намного проще,дешевле, чем к Луне или тем более к Марсу.

Разница между околоземным автоматическим кораблем без космонавтов c ЯЭДУ(как Х-37) и межпланетным с экипажем на 4 чел и 1-3 ядерными реакторами вам наверное немного понятна.

[Хомяк]

На сегодняшний день перед наукой стоит проблема создания термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов.
 Если создать такой двигатель, то он будет испускать через магнитное сопло поток плазмы, то есть среды как будто специально предназначенной для использования её в беталёте. Вырисовывается такая схема перспективного гибридного космического аппарата:
 Термоядерный реактор космического аппарата вырабатывает тепловую энергию, которая путём излучения передаётся теплоносителю паротурбинной установки вырабатывающей электрическую энергию.
 Отработанное горючее истекает через магнитное сопло в космическое пространство, создавая реактивную силу тяги.
 За счёт полученной электрической энергии электронная пушка излучает в космическое пространство поток высокоэнергичных электронов, создавая за кораблём отрицательно заряженное электронное облако и заряжая космический корабль положительным зарядом.
 Истекшее в космическое пространство вещество получает от созданного электрического поля дополнительное ускорение, создавая дополнительную реактивную силу тяги.
 Вещество космического пространства попадающее в зону действия электрического поля беталёта ионизируется и ускоряется, создавая вторую прибавку к реактивной силе, причём без затрат рабочего тела запасаемого на космическом корабле.

[Аркадьевич]

Космонавтика уже пережила детский возраст и пора уже по взрослому отвечать за поступки, слова и действия.
    Ионные, плазменные двигатели не будут востребованы для полета на Марс даже если улучшить их тяговые характеристики в 100-200 раз. В космосе надо летать, а не ползать. Единственная ниша для этих двигателей- тонкая корректировка траектории полета. Можно сделать 2000-3000 штук этих двигателей с запасом на ближайшие 20 лет, а предприятию поменять ориентацию.
    В Справочнике по физике я нашел только 2явления, на базе которых можно создать двигатели для космических полетов. Это двигатели с отбрасываемой массой, которые по общему мнению исчерпали свои возможности. И дисковые ЭРД, на которые наложено ВЕТО. Два варианта, все остальные варианты от лукавого.

[Alex_II]

В Справочнике по физике я нашел только 2явления, на базе которых можно создать двигатели для космических полетов. Это двигатели с отбрасываемой массой, которые по общему мнению исчерпали свои возможности. И дисковые ЭРД, на которые наложено ВЕТО. Два варианта, все остальные варианты от лукавого.

Вот интересно - вроде лето, не весна, не осень... Откуда они все лезут и лезут? Неужели после того как к интернету подключили все школы - начали подключать и эти учреждения? Что же следующее в таком случае - ветлечебницы?   :twisted:

[Mark]

На сегодняшний день перед наукой стоит проблема создания термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов.
   
   .

Ето не проблем, патому что над созданием термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов никто не работает. Работы идут над созданием плазменные двигатели для ТЕМ от 1 до 25 мВт.

[Хомяк]

На сегодняшний день перед наукой стоит проблема создания термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов.
   
   .

Ето не проблем, патому что над созданием термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов никто не работает. Работы идут над созданием плазменные двигатели для ТЕМ от 1 до 25 мВт.

И чего мучаются, пусть попросят меня и я им сделаю! :wink:

[Mark]

На сегодняшний день перед наукой стоит проблема создания термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов.
   
   .

Ето не проблем, патому что над созданием термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов никто не работает. Работы идут над созданием плазменные двигатели для ТЕМ от 1 до 25 мВт.

И чего мучаются, пусть попросят меня и я им сделаю! :wink:

А вы знаете, Роскосмос открыл для всех конкурс на плазменные двигатели.
Максимальная цена контракта составляет 805 млн рублей, сроки его выполнения – 2011-2015 гг.

[Хомяк]

На сегодняшний день перед наукой стоит проблема создания термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов.
   
   .

Ето не проблем, патому что над созданием термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов никто не работает. Работы идут над созданием плазменные двигатели для ТЕМ от 1 до 25 мВт.

И чего мучаются, пусть попросят меня и я им сделаю! :wink:

А вы знаете, Роскосмос открыл для всех конкурс на плазменные двигатели.
Максимальная цена контракта составляет 805 млн рублей, сроки его выполнения – 2011-2015 гг.

А можно ссылочку дать.

[Mark]

На сегодняшний день перед наукой стоит проблема создания термоядерного реактивного двигателя для дальних космических полётов.
   
А можно ссылочку дать.

Нет проблема ! Сылка на ТЭМ.
КОНКУРСНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ[/size]

3.2.6.1.2 Основные характеристики энергоблока:
•   выходная электрическая мощность на основном режиме 800...1000 кВт;
•   выходная электрическая мощность на промежуточном и дежурном режимах определяется на этапе разработки эскизного проекта с учетом возможного  уровня энергопотребления целевых модулей и собственных потребителей;
•   параметры вырабатываемой электроэнергии по виду тока, напряжению и частоте уточняются на этапе разработки эскизного проекта;
•   суммарное время работы на основном режиме – не менее 50000 часов;
•   суммарное время работы на дежурном режиме – не менее 40000 часов;
•   время работы  при одном включении на основном режиме – не менее
10000 часов;
•   допустимые дозы излучений в плоскости радиационной безопасности:
•   по поглощенной дозе гамма-излучения – не более 1,0

[Mark]

16.07.2012
25 - 30 июня в Москве прошла Четвертая российско-германская конференция по электрическим ракетным двигателям (ЭРД) и их применению «Электрические ракетные двигатели. Новые вызовы».

Новые вызовы для электрических ракетных двигателей.[/size]

В настоящее время формируются основные направления развития КА и, как следствие, работы по совершенствованию двигательных установок КА.

 

Основные этапы развития автоматических космических аппаратов включают в себя:

 

- ближайшая перспектива (до 2025 г.) - дооснащение орбитальных группировок автоматических космических аппаратов до уровня, позволяющего решать необходимый перечень задач. На этом этапе требуется обеспечить достаточный ресурс ДУ с ЭРД для достижения необходимых значений срока активного существования КА, надежности и стабильности;

 

- в период 2025 - 2030 гг. - переход на использование унифицированных платформ, которые должны быть обслуживаемыми, модульными, оснащаться соответственно каждому весовому классу (малые, средние, тяжелые) унифицированной служебной аппаратурой со стандартизованными интерфейсами служебного и информационного обмена. В рамках работ этого этапа должны быть созданы ЭРДУ повышенной мощности, с регулируемым вектором тяги, двухрежимные;

 

- после 2030 г. - переход на обслуживаемые в полете космические аппараты, обеспечивающие рациональную реализацию комплекса задач на борту, имеющие блочную структуру с максимальной унификацией целевых и обеспечивающих приборов и систем. В рамках работ этого этапа должны быть созданы электрические ракетные двигательные установки (ЭРДУ) большой мощности, в том числе для многоразовых межорбитальных буксиров.

 

Реализация таких амбициозных проектов, как создание транспортно-энергетическго модуля с ядерной энергодвигательной установкой мегаваттного класса, работы по которому начаты в России, потребует создания ЭРД мощностью, измеряемой десятками киловатт, для осуществления как транспортных операций в околоземном космосе, так и межпланетных полетов.

 

Дальнейшее совершенствование КА стимулирует создание ЭРД нового поколения, отличающихся, прежде всего, более высоким значением удельного импульса тяги и способностью эффективно и в течение длительного времени функционировать в широких диапазонах мощности.

 

В России применение ЭРД предусматривается в рамках целого ряда проектов по исследованию планет Солнечной системы, созданию многоразовых межорбитальных буксиров, транспортно-энергетическго модуля с ядерной энергодвигательной установкой мегаваттного класса.

 

Рассматривается более широкое использование импульсных плазменных двигателей на борту малых космических аппаратов»

http://new.tsniimash.ru/main.php?id=1&nid=691

[Mark]

Космические двигатели хотят перевести на аргон.[/size]
В МГТУ имени Баумана разработан двигатель для межпланетных перелетов, работающий на относительно дешевом топливе. 22 июля 2012

— Для длительных операций, например для полета к Марсу, особенно с большим грузом, лучше такого двигателя не придумаешь. Его главное преимущество — стоимость. Ксенон дороже аргона в 870 раз. Поэтому переход на аргон очень полезный — можно обеспечить длительную работу двигателей, — объясняет заведующий кафедрой плазменных энергетических установок, профессор МГТУ, доктор технических наук Михаил Маратханов.

Но во всех этих двигателях существует проблема с затратами на космическое топливо: 40 л ксенона стоит порядка 2 млн рублей. Для спутника нужны тонны этого инертного газа, а на длительную экспедицию тяжелого космического аппарата ксенона не напасешься, говорят на кафедре МГТУ

— Проблема в том, что использование аргона дает не оптимальный баковый коэффициент, то есть баки получаются тяжелые. Иными словами, повышаются расходы на ионизацию и КПД двигательной установки становится хуже. Предложение, мягко говоря, неактуальное, — сказал сотрудник компании, попросивший не указывать его фамилию.

 http://izvestia.ru/news/530927

[Mark]

Космические двигатели хотят перевести на аргон.[/size]
В МГТУ имени Баумана разработан двигатель для межпланетных перелетов, работающий на относительно дешевом топливе. 22 июля 2012

Но во всех этих двигателях существует проблема с затратами на космическое топливо: 40 л ксенона стоит порядка 2 млн рублей. Для спутника нужны тонны этого инертного газа, а на длительную экспедицию тяжелого космического аппарата ксенона не напасешься, говорят на кафедре МГТУ

http://izvestia.ru/news/530927

Для пилотируемых полетов на Марс будет нам нужно  около 230 тонн топлива.
Стоимость 1 литра ксеона ( Dichte 2,945 kg/l и 165,07 K (-108,08 °C) ) 50000 рублей.
Нужно будет нам на полет 78098 литров или 230 тонн ксенона

На один полет получаем стоимость топлива ксеона на :

А -  3 904 900 000 рублей или
Б -   100 223 294   Euro

Надеюсь что я не  сделал ошибок.[/size]