Плазменный ракетный двигатель VASIMR

[Старый]

Я и говорю - г...но.
На самом деле для электротермического УИ где-то до 1000-1100 максимум. Потолок чуть выше, чем у ЯРД.

Смешные величины для нормального СПД.

А нафига нам СПД и тем более ЯРД когда у нас водород халявный?

[Fakir]

А нафига нам СПД и тем более ЯРД когда у нас водород халявный?

Речь о том, что водородом можно распорядиться с бОльшим эффектом, т.е. большим УИ, и это в общем не особо и трудно.
Нагревный ЭРД - худший из возможных способов.

[Chilik]

Идея американская и первые испытанные в космосе ЭРД - американские.

А, кстати, когда ЭРД (не холловские, а вообще любыне) впервые полетели? Про отечественные помню "Зонд-2", а было ли что до этого?

[Fakir]

Хе Вопрос такой, сложный
Наши (ЕМНИС, электроэрозионные) на "Зонде-2" полетели в 64-м.

Американские первые полетели (ионники на цезии, с контактной еще ионизацией) в конце 62-го, но по суборбитальной, причём испытания не удались. Следующий его пуск, тоже суборбитальный состоялся в 64, уже удачный, хоть и не вполне - но тут надо уже по срокам с "Зондом" смотреть, кто там раньше
Скорее всего, "Зонд-2" всё-таки был позже,  в конце года как-никак.

Полноценное орбитальное испытание аналогичного ионника у них - 65-й, на Снапшоте, вроде бы даже с запиткой от реактора, хотя, кажись, есть некоторые разночтения по поводу проведении испытаний (в частности, откуда была запитка конкретно двигателя) и их успешности.

Первый нагревный (ЕМНИС, даже не дуговой, а более кондовый резистоджет, на азоте, что ли) ЭРД у амов полетел тоже в 65-м.

[Александр Ч.]

Fakir, возможно я излишне диагонально читал, но у меня сложилось впечатление, что для МКС готовится 200кВт версия, и это будет ее основной режим. Иначе к чему разговоры про реактор?
Кстати, о реакторе. МКС поднимут до 800км или пересмотрят соглашение?

[Старый]

Про отечественные помню "Зонд-2", а было ли что до этого?

Что там было на Зонде-2 науке вроде пока не ведомо. А первые СПД полетели вроде в средине 70-х?

[zyxman]

у меня сложилось впечатление, что для МКС готовится 200кВт версия

А зачем на МКС 200кВт версия?
- Она нужна для межпланетного корабля а для поддержания орбиты МКС вроде хватит и поменьше мощность.

[Fakir]

Fakir, возможно я излишне диагонально читал, но у меня сложилось впечатление, что для МКС готовится 200кВт версия, и это будет ее основной режим. Иначе к чему разговоры про реактор?
Кстати, о реакторе. МКС поднимут до 800км или пересмотрят соглашение?

Кто и где такие страсти обещал?!  :shock:

Про 200 кВт я вообще не помню чтоб даже чих был, они уж сколько лет тому 10-киловатнних в полёте тестить хотели, да всё никак-с...

Про реактор они сейчас могут говорить до посинения, но только говорить - никакого отношения к собственно реакторам команда Ченг-Диаза даже близко не имеет, и никаких серьёзных работ по реакторам в НАСА нынче, НЯЗ, нет, увы.

А реактор на МКС... щазззз.

[Salo]

Про отечественные помню "Зонд-2", а было ли что до этого?

Что там было на Зонде-2 науке вроде пока не ведомо. А первые СПД полетели вроде в средине 70-х?

В 1971 году:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/198/35.shtml



А до этого были четыре ионосферные лаборатории Янтарь-1 с ионниками которые запускались на суборбитальные траектории с 1966 по 1970 год.

[Fakir]

Что там было на Зонде-2 науке вроде пока не ведомо.

Науке ведомо, неведомо тока Старому :lol:

Были там плазменные импульсные электроэрозионные (ИПД), рабочее тело - фторопласт.

А первые СПД полетели вроде в средине 70-х?

"Метеор", 1971. И, ЕМНИС, до того еще были испытания в суборбитальных пусках, ионосферные аппараты "Янтарь" (не путать с одноимённым фоторазведчиком) - 66-й или 68-й.
Хотя впрочем, на "Янтарях" еще не СПД летали, пожалуй.

[Salo]

http://www.popmech.ru/article/52-potomki-povelitelya-vetrov/

Летим к Марсу

В 1955 году Морозов защитил диссертацию, а в 1957-м его пригласили на работу в ИАЭ. К концу 1950-х успехи СССР в космосе вдохновили конструкторов замахнуться на несколько крупномасштабных космических проектов. Планировался даже полет к Марсу, и поэтому 2 июля 1959 года Лев Арцимович созвал сотрудников на совещание. Темой обсуждения была возможность построения двигателей для марсианского корабля. Арцимович предложил для такой системы следующие характеристики: тяга около 10 кгс, скорость истечения 100 км/с при мощности двигателя 10 МВт. Сотрудники ИАЭ предложили несколько проектов: плазменный импульсный двигатель (А.М. Андрианов), магнитно-плазменный аналог сопла Лаваля (А.И. Морозов) и двигатель на основе однощелевого источника ионов, практически такого же, какой применялся для электромагнитного разделения изотопов (Павел Матвеевич Морозов, однофамилец Алексея Ивановича).

Кстати, все эти проекты в том или ином виде позднее были реализованы. Плазменно-эрозионный (вариант импульсного) двигатель Андрианова значительно меньшей мощности был установлен на один из спутников и выведен в космос в 1964 году, а ионный двигатель П.М. Морозова под именем «Зефир» (тоже маломощный) стоял на том самом спутнике «Метеор-10». Эксперименты с магнитным аналогом сопла Лаваля с центральным телом (сами разработчики называли его «коаксиал») велись с 1960 года, но схема оказалась сложной, и построен он был лишь в 1980 году совместными усилиями ИАЭ, Харьковского физико-технического института, ТРИНИТИ и Института физики Белоруссии. Мощность этого монстра составила 10 ГВт!

Однако эти проекты не подходили для марсианской программы по одной простой причине: у конструкторов тогда не было источников питания подходящей мощности. Эта проблема актуальна и сейчас: максимум, на который можно рассчитывать, это десятки киловатт. Нужно было переходить к мелкому масштабу.

Мелкий масштаб

Георгий Гродзовский (ЦАГИ) одним из первых стал конструировать маломощные электроракетные двигатели у нас в стране. Начиная с 1959 года его ионные двигатели испытывались в космосе (правда, не на спутниках, а на баллистических ракетах). В 1957 году М.С. Иоффе и Е.Е. Юшманов начали исследования магнитной (так называемой пробочной) ловушки для плазмы. Для заполнения ее горячей плазмой (10 млн. градусов) они использовали ускорение ионов в скрещенных электрических и магнитных полях. Эта работа послужила фундаментом для создания ряда плазменных двигателей. В 1962 году Алексей Морозов предложил свою конструкцию плазменного двигателя малой мощности, названного СПД (стационарный плазменный двигатель). Принципиально важной особенностью СПД было то, что величина магнитного поля нарастала к срезу канала двигателя – это обеспечивало создание в плазме объемного электрического поля. Вся идея двигателя была построена именно на существовании такого поля.

«Впервые на возможность существования объемных электрических полей в плазме указал в 1910 году Таунсенд, однако на протяжении 50 лет попытки создать такое поле были неудачны. В то время считали, что, поскольку плазма является проводником – поле в ней создать нельзя. Существует даже формула Бома для проводимости плазмы – правда, если следовать ей, ни термояда, ни СПД создать нельзя! – смеется Морозов. – Но тогда мне никто не верил. Когда я начинал говорить о распределенных электрических полях, меня буквально выгоняли из комнаты. Были и совершенно анекдотичные ситуации. В 1973 году я послал статью в журнал 'Физика плазмы', где были описаны распределенные поля в СПД. Мне пришло два совершенно разгромных отзыва, в обоих заявлялось, что я не знаю элементарных вещей: создать электрическое поле в плазме невозможно. А ведь к тому времени с момента, как 'Эол-1' слетал в космос и доказал свою эффективность, прошло уже больше года!» На самом деле создать объемное электрическое поле в плазме без магнитного поля действительно нельзя – за счет свободных электронов происходит ее экранирование. Но в присутствии магнитного поля, которое влияет на движение электронов, объемные электрические поля в плазме могут существовать.

Проблема совместимости

Группа А.И. Морозова начала заниматься СПД в 1962 году. Почти пять лет двигатель существовал в лабораторном варианте – в 1967-м модель еще была оснащена водяным охлаждением. Пора было приступать к летно-космическим испытаниям, но на этом этапе разработчики столкнулись с неожиданной проблемой. Конструкторы космических аппаратов категорически отказывались ставить на борт что-либо электрическое! «Один из заместителей Королева, Михаил Васильевич Мельников, сказал мне, что электричество и ракетная техника несовместимы. Там ведь керосин, кислород – достаточно одной маленькой искорки, чтобы все взлетело на воздух», – вспоминает Морозов. Директор ИАЭ академик Александров несколько раз встречался с конструкторами различных космических аппаратов, и ему удалось наконец договориться с Иосифьяном, главным конструктором спутников серии «Метеор».

Однако проблемы на этом не закончились. В 1969 году Иосифьян выдал группе разработчиков техническое задание, согласно которому они должны были сделать не сам двигатель, а всю установку, включая систему питания, подачи ксенона и т.п. При этом надо было уложиться в очень жесткие рамки: тяга 2 гс, КПД 30–40%, потребляемая мощность 400 Вт, масса 15 кг, ресурс 100 часов. И все это нужно было сделать за 5 месяцев! Группа Морозова работала буквально днем и ночью, но успела. Изготовление же двигательной установки было поручено калининградскому ОКБ «Факел», директором которого был в то время талантливый конструктор Роальд Снарский.

Триумф повелителя ветров

Через несколько дней после запуска «Метеора» начались эксперименты с двигателями. «Эол-1» был установлен на спутник таким образом, что ось его тяги не проходила через центр масс аппарата. При включении двигателя возникал некоторый крутящий момент, который можно было компенсировать системой ориентации, при этом она служила еще и измерителем тяги «Эола».

За экспериментом внимательно следили не только создатели двигателя, но и скептики, коих было достаточно. «Эол-1» должен был проработать всего несколько минут, потом автоматически выключиться (конструкторы боялись, что струя плазмы заблокирует радиосигнал с Земли на выключение). Двигатель отработал свое и выключился. После проведения радиоконтроля орбиты оказалось, что результаты в точности соответствуют лабораторным данным. Правда, скептики не угомонились и выдвинули гипотезу, что изменение орбиты вызвано обычным истечением газа через открытый клапан. Но это предположение не подтвердилось: после второго включения по команде с Земли двигатель проработал еще 170 часов, подняв орбиту «Метеора-10» на 15 км. ОКБ «Факел» отлично справилось со своей задачей: ресурс был превышен почти вдвое.

[Salo]

Гродзовский запускал свои ионосферные лаборатории янтарь с помощью трёхступенчатой исследовательской ракеты 1Я2ТА (на базе противоракеты В-1000) с 1962 по 1968 год:
http://ds.dolgopa.org/2009/08/29/122/

[Старый]

Были там плазменные импульсные электроэрозионные (ИПД), рабочее тело - фторопласт.

Электроэрозионные это мягко выражаясь чуть-чуть не то. И какие они там были на Зонде-2 науке так и не известно.

Хотя впрочем, на "Янтарях" еще не СПД летали, пожалуй.

Да, скорее типа инжекторы плазмы.
 Итого первый полёт настоящего советского ЭРД в 1971-м году.

[Fakir]

Электроэрозионные это мягко выражаясь чуть-чуть не то.

Чуть-чуть не что?
С какого бодуна - не то?

И какие они там были на Зонде-2 науке так и не известно.

Всё прекрасно известно о движках Андрианова. Ну, все кто хотел - знают.

Да, скорее типа инжекторы плазмы.

Какие еще, нафиг, инжекторы плазмы?
Зачем использовать слова, смысла которых не понимаешь?

Ионные там летали. Классического типа.
Вопрос разве в способе ионизации - контактная она был, или по Кауфману, или как еще.
Ну и ИПД еще летали тоже.

Итого первый полёт настоящего советского ЭРД в 1971-м году.

Бред.

[Salo]

http://www.technicamolodezhi.ru/archive/element.php?DataBase=&PATH=05_1971_0024

[Salo]

http://www.m31.spb.ru/archive/books/fire_enthusiasts/chapter5a.htm

В нашей стране такие ЭРД были установлены на автоматической межпланетной станции "Зонд-2" (шесть плазменных двигателей) и на космическом корабле "Восход-1" (ионные двигатели), стартовавших в 1964 г. Работали ЭРД в составе навигационных систем этих космических аппаратов для коррекции траектории их полета. В 1966 г. ЭРД устанавливались на советской автоматической   ионосферной   лаборатории  " Янтарь -1". Одной из задач полета являлось исследование взаимодействия реактивной струи ЭРД с плазмой  ионосферы .

[Старый]

А ещё Россия - родина слонов.
На Восходе автор видать перепутал ионные датчики с ионными двигателями...

[Александр Ч.]

Кто и где такие страсти обещал?!  :shock:

Про 200 кВт я вообще не помню чтоб даже чих был, они уж сколько лет тому 10-киловатнних в полёте тестить хотели, да всё никак-с...

Да вот хотя бы, Salo отсюда http://www.aviationweek.com/aw/generic/story_channel.jsp?channel=space&id=news/Vassie070709.xml&headline=Vasimir%20Powered%20To%20Spaceflight%20Levels цитировал:

Ad Astra has a Space Act agreement with NASA to test a 200 kilowatt version of its engine on the International Space Station as early as 2012 (Aerospace DAILY, Dec. 17, 2008).

[fan2fan]

VASIMR, можно сказать, сейчас пропагандируют популярные телеканалы: в "Космических первопроходцах" (Space Pioneers, по одному из первеодных каналов в сети Акадо в пятницу и повтор в воскресенье) на них полетела пилотируемая миссия на Каллисто...

[Chilik]

Про 200 кВт я вообще не помню чтоб даже чих был, они уж сколько лет тому 10-киловатнних в полёте тестить хотели, да всё никак-с...

200 кВт - нормально, это та железка, которую они сейчас сгородить пытаются. Точнее, после пары визитов в Россию он понял, что делать надо не 200, а два по 100. Вообще-то 11 лет назад у Чанг-Диаса речь про ~10 МВт шла для Марса. Столько денег ему не дадут, пока не полетит модель разумного масштаба.
Про МКС я их информацию понимаю так: никто им эти киловатты не даст, поэтому медленно заряжают аккумуляторы и потом на полной мощности их вырабатывают. Соответственно, 200 кВт, но с небольшой скважностью. А делать 10-киловаттный образец им не с руки, видимо - там тяга-к-массе заведомо хуже будет.
Мне в этой истории другое интересно: раньше он пытался продать именно широкий диапазон изменения Isp, а в последних релизах есть только про киловатты и экономию горючего -> Isp будут делать максимально возможным для МКС. Возможно, это и правильно. Но один из ключевых "марсианских" вопросов остаётся без проверки.