Гигантские ионные двигатели просят ядерную подпитку
Сильные электрические поля выстреливают ионизированный газ из сопла. Через бледный светло синий смерч ионов легко просвечивают звёзды. 60-метровый ядерный корабль весьма лениво набирает скорость.
Но вот проходят семь дней, и уже он поглощает по 8 миллионов километров в день.
Программа NASA «Прометей» (Prometheus) имеет давешнюю и пара запутанную историю, вовлекающую пара организаций и компаний. Мы уже упоминали о некоторых её качествах, но сейчас пришла пора свести все сведенья воедино.
Ранее мы уже говорили, что NASA прорабатывает разные варианты ядерных установок для дальних межпланетных миссий, как с ярким разогревом рабочего тела в реакторе, так и с выработкой бортовой «миниАЭС» электричества для питания замечательных электроракетных двигателей.
Скоро стало ясно, что наиболее хороший вариант для беспилотных миссий в глубоком космосе — это именно электрореактивные (а правильнее их разновидность — ионные) двигатели с ядерным реактором в качестве источника энергии – эта несложная мысль и имеется лейтмотив программы Prometheus.
Напомним, в таких двигателях ионы инертного газа ускоряются до огромной скорости сильным электрическим либо (в других вариантах) магнитным полем.
Увидим, использование ионных двигателей в качестве главных тяговых (скромные задачи коррекции орбиты либо ориентации спутников в расчёт не берём) – дело новое. До тех пор пока возможно отыскать в памяти всего один таковой пример – зонд на данный момент Space 1 примера 1998 года.
Эксперты уверены в том, что кроме того в пилотируемых миссиях такие двигатели отыщут собственное место. Но возвратимся к ядерным автоматам.
В совокупности Юпитера Prometheus I сможет обследовать все большие спутники а также поменять собственную орбиту в широких пределах (иллюстрация с сайта st.northropgrumman.com).
Ещё два года назад компания Lockheed Martin приступила к проектированию ядерного зонда Prometheus, не просто так совпадающего по заглавию с программой NASA.
Позднее было заявлено о замыслах по созданию ядерного корабля Jupiter Icy Moons Orbiter либо JIMO.
По сути дела — это тот же самый Prometheus, не напрасно же в некоторых источниках JIMO именуют кораблём Prometheus I, значит — первым зондом в данной программе. А также одинаковая картина (с изображением корабля) на различных страницах NASA и его партнёров видится как с подписью Jupiter Icy Moons Orbiter, так и с подписью Prometheus (что время от времени путает читателей).
Лишь вот в конкурсе на создание JIMO позднее победила компания Northrop Grumman.
А скоро пришла информация о проблемах с финансированием проекта JIMO и переносе его сроков.
Сотрудники NASA Джордж Вильямс (George Williams, слева) и Джон Фостер (John Foster) испытывают раннюю версию Herakles. Конечный вариант двигателя будет иметь круглое сопло, а не прямоугольное (фото с сайта nasa.gov).
Пару дней назад же NASA внезапно выступило с оптимистичным рассказом о превосходном продвижении программы Prometheus. Может, новый шеф агентства сумел пара перекроить его бюджет в пользу проекта?
Таковой переменчивый выбор NASA, но, свидетельствует только одно — в столь большую работу, в том либо другом качестве, но будут вовлечены все главные «персонажи» космической отрасли страны.
Так, как мы знаем, что за исследовательскими центрами ВМС США — создание сверхминиатюрного электрогенератора и ядерного реактора (благо в том месте имеется богатый опыт постройки ядерных субмарин).
А вот эксперты Лаборатории реактивного перемещения (JPL) и исследовательского центра Гленна (Glenn Research Center) с головой ушли в проектирование весьма больших ионных двигателей. Партнёры кроме того приступили к опробованиям рабочих прототипов.
Тут соответствующий сайт от JPL.
А что, к слову, значит «большой»? В мире созданы много ионных двигателей различной конструкции (много из них уже трудилось и трудится на борту космических аппаратов), но все такие движки или помещаются на ладони, или, на конечный случай – на двух.
Тяга же их измеряется считанными граммами, частенько – долями грамма. Тяговый движок Deep Space 1, кстати, давал большую тягу аж в 9 граммов.
Ксеноновый суперионник NASA, взявший, кстати, имя собственное – «Геракл» (Herakles), развивает тягу около 60 граммов, а его размеры… Смотрите фотографии.
светло синий луч – это поток ионов ксенона, ускоренных до 25-30 километров в секунду (фото с сайта nasa.gov).
Учитывая необычайную экономичность этого двигателя (удельный импульс образовывает 7 тысяч секунд против 300-400 секунд у химических двигателей), трудиться он сможет целый полёт к цели, израсходовав наряду с этим относительно мало добропорядочного газа, что будет выстреливаться из движка электрическим полем.
Всего на межпланетном зонде таких движков будет 8, значит, неспециализированная их тяга будет где-то «полкило». За месяцы полёта возможно будет разогнаться весьма значительно.
Американцы говорят о скорости перемещения зонда до 90 километров в секунду (а это многократно выше нынешних межпланетных станций). Для визита к Сатурну, Юпитеру (первый корабль данного проекта полетит именно в том направлении) либо кроме того Урану с Нептуном – самое то.
Размеры беспилотного корабля Prometheus I составят: 58,4 метра (протяженность) на 15,7 метров (ширина). Характерные «крылья» – это радиаторы совокупности охлаждения энергетической установки неспециализированной площадью 422 квадратных метра.
Лишь научное оборудование на борту, в соответствии с проекту, будет весить 1,5 тонны. В сочетании со скоростной связью на 10 мегабит в секунду это обещает Prometheus I богатейшие возможности в изучении внешней Нашей системы.
Кстати, мощность радиопередатчика составит целый киловатт.
Добавим кроме этого, что связка ионных движков будет забирать 30 киловатт, наряду с этим вся мощность ядерной электростанции на борту составит 104 киловатта (при напряжении 440 вольт, переменный ток в бортовой сети).
Оптимистичная дата старта ядерного зонда – 2015 год. Номинальный срок миссии – 20 лет.
Не смотря на то, что опыт «вояджеров», «марсианских» роверов и пионеров говорит о том, что довольно часто настоящий срок судьбы аппарата многократно превышает номинал.
