Электрореактивные двигатели

[Salo]

 

[Игорь Алекс]

Ребят, задумался над вопросом а сколько же стоит двигательная установка для спутника? Хотя-бы стоимость на не мощные двигательные установки (до 1 кВТ), например на LEO орбиты. Может кто-то встречал в сети где-то такую информацию. 
Единственное что у меня есть по этой теме, это примерная стоимость Факельного СПД70 в районе 500 000$. И то это цена со скидкой....
При стоимости спутниковой платформы от 50М то это получается не так и дорого. 

[Salo]

 Peter B. de Selding‏ @pbdes  5 ч.5 часов назад  
UK sat refueling co @Effective_Space contracts w/ @ArianeGroup for ion-electric thrusters for Effective Space's two drones, to launch aboard @ILSLaunch Proton in 2020 to refuel 2 GEO sats for unnamed customer. Four thrusters per drone for orbit-raising and stationkeeping.
 

[Salo]

https://newsspaceflight.com/eutelsat-next-electric-propulsion-satellite-for-expand-on-africa-planned-for-2018/

Eutelsat next electric propulsion satellite for expand on Africa planned for 2018

Eutelsat decided to choose Space Systems Loral's all electric propulsion satellite bus to create dominancy on three rising markets.
Eutelsat is still improving their technical abilities, range of services and constellation of satellites. New markets are demanding and competition in new regions also imposes sharp pace. Eutelsat decided to expand on rising market of Africa, Turkey and Middle East. Eutelsat is determined to provide high level of service - after planned for 2018 launch,  it will offer 370 channels with range of pay-TV including Turkish Digiturk and three video platforms reaching popularity in Sub-Saharan region of Africa: Azam TV, Montage and Muvi TV. Eutelsat decided to launch satellite especially for these three regions into Eutelsat 7° East orbital slot. Satellite will be copositioned with Eutelsat-7A and Eutelsat-7B. Space Systems Loral was chosen with project of Eutelsat-7C with electric propulsion - it will be fifth satellite in Eutelsat's constellation with implemented technology of electric thrusters as main and additional propulsion. Satellite will be based on SSL-1300 bus with predicted operational life at 15 years. Satellite will be equipped in two deployable solar arrays and onboard lithium-ion batteries to provide enough power for 44 Ku band transponders (SSL-1300 is capable to provide up to 3000 W of power). SSL-1300 is proven and reliable solution - previously it was used in two satellites created by SSL for Eutelsat: Eutelsat-25B (launched on 29 August 2013) and Eutelsat-65 West A (launched on 9 March 2016) both launched by Arianespace on atop of Ariane 5. SSL-1300 in largest version weighs 6700 kg and is launched under 5 m fairing. SSL is one of the most experienced western companies as far as the electric propulsion. Their SSL-1300 was bus of one of the first satellites manufactured in the West which used electric propulsion for reaching orbit (MBSat launched in 2004). Since then SSL manufactured 19 satellites with full electric propulsion and after signing agreement with Busek Co. Inc. on 10 February 2016 it is highly probable that future SSL-1300 satellites will be equipped with new generation, lighter and even more efficient electric propulsion.

[Salo]

Островский В.Г., Соколов Б.А., Щербина П.А.
Разработка и исследование системы хранения и подачи иода электроракетных двигательных установок
http://www.techjournals.ru/journals/avia/97-kosmicheskaya-tehnika-i-tehnologii-4-oktyabr-dekabr-2017.html

[поц]

В РКК «Энергия» идёт разработка нового электроракетного двигателя

Специалисты РКК «Энергия» запатентовали систему хранения и подачи иода для перспективного электроракетного двигателя (ЭРД).

Спойлер

Идею использовать «чистый» реактивный иод в качестве так называемого рабочего тела двигателя – вещества, необходимого для получения импульса тяги, - предложил еще в конце 1990-х старший научный сотрудник Корпорации Валерий Островский.

В 2006-м им были получены первые патенты. Научно-исследовательская работа по этому направлению началась в 2012 году по инициативе Бориса Соколова, выдающегося отечественного двигателиста, заслуженного ветерана «Энергии».

Первые испытания на штатном плазменном двигателе показали принципиальную возможность использования иода: двигатель, оборудованный дополнительным газораспределительным устройством, запускался на ксеноне, а иод поддерживал разряд.

Затем конструкторы приступили к разработке системы подачи иода, которая и была в итоге запатентована.

Преимущество двигателя с использованием иода прежде всего в его экономичности. В существующих ЭРД в качестве рабочего тела традиционно используется ксенон, который значительно дороже иода. Кроме того, система подачи и хранения ксенона достаточно сложная и громоздкая, что значительно увеличивает габариты и массу двигательной установки. Еще один важный момент - количества производимого ксенона недостаточно для решения перспективных задач космонавтики, например, полетов на Луну.

Иод же хорошо хранится в твердом состоянии и может быть легко превращен в газ без применения многоступенчатой системы понижения давления. При ресурсных испытаниях возможна также рециркуляция иода. Как следствие - стоимость наземной отработки такого ЭРД в десятки раз ниже, при этом параметры двигателей на иоде как минимум не уступают аналогичным характеристикам ЭРД на ксеноне.

[свернуть]

Предложенный конструкторами «Энергии» вариант двигателя будет оснащён безрасходным катодом-нейтрализатором, что позволит обойтись без дополнительного газообразного рабочего тела - ксенона или аргона. Такой двигатель может использоваться как маршевый или для коррекции орбиты, например, на спутниках связи, а также при решении транспортных задач дальнего космоса.

- Наземные испытания двигательной установки разработчики проведут уже в конце июня, - рассказал один из руководителей проекта, инженер-конструктор Павел Щербина.

На 2022 год запланирован эксперимент «Островский», названный так в честь автора идеи. Предполагается первую часть эксперимента провести на борту МКС, а вторую – с использованием грузового корабля «Прогресс». После отстыковки корабль будет еще месяц находиться на орбите для испытаний новых, работающих на иоде электроракетных двигателей.

[Chilik]

С иодом игрались довольно долго, ЕМНИП, попытки сделать что-то электрореактивное (не Холловское) были ещё в 1950-х гг., до первого спутника. По крайней мере, есть супостатские сборники трудов конференций, в которых задача получения пучков ускоренного иода ставится и решается. Потом как-то с этим бросили баловаться, ЕМНИП, из-за химической активности иода и его воздействия на элементы КА. 
Всё по памяти, могу провраться.
Интересно, чем их аргон не устроил.

[Salo]

https://ria.ru/science/20180625/1523349746.html

Двигатель "лунной базы" НАСА может построить частная компания
14:51 25.06.2018

© Boeing

МОСКВА, 25 июн – РИА Новости. Ионный двигатель лунной станции DSG, необходимый для поддержания ее орбиты, будет полностью или частично создан одной из частных космических корпораций по заказу НАСА, сообщает пресс-служба агентства."Мы считаем, что объединение усилий НАСА и коммерческого сектора при разработке этой части DSG одновременно поможет ионным двигателям проникнуть в частный космос, и при этом решит наши собственные задачи. Нам важно понимать, что хочет и что может индустрия, и учесть все это при составлении финального проекта этой установки", — заявила Мишель Гейтс (Michele Gates), руководитель команды разработчиков силового модуля DSG в НАСА.
Первые слухи о возможности постройки "сестры МКС" на орбите Луны появились осенью 2016 года, когда состоялась закрытая встреча Международной группы по разработке космических кораблей ISCWG. В ее рамках представители этих пяти космических держав обсуждают международные планы по освоению космоса и тому, куда будет двигаться человечество после вывода МКС из эксплуатации в середине 2020 годов.


 


 
Эти слухи были подтверждены представителями Роскосмоса и НАСА в сентябре прошлого года на Международном аэронавтическом конгрессе, где они заявили, что страны договорились начать процесс постройки лунной орбитальной станции, которая послужит, помимо изучения Луны, "воротами в дальний космос". Строительство этой базы должно начаться в 2022 году, когда к Луне будут отправлены первые модули будущей станции в рамках третьей экспедиции программы Orion.
Россия в лице "Роскосмоса" разработает ключевое звено станции – шлюзовой модуль, который будет использоваться для выходов в открытый космос и который повезет с собой большое количество припасов для первой экспедиции станции. Он будет запущен или на борту одного из "Орионов", или же будет выведен, но уже без припасов, при помощи новой российской ракеты-носителя "Ангара-5".
Первой частью DSG, которая будет отправлена на орбиту раньше всех остальных модулей "лунной базы", станет блок PPE (Power and Propulsion Element), самый тяжелый и дорогой компонент станции. Он будет включать в себя силовую установку, вырабатывающую больше 50 киловатт электричества при помощи солнечных батарей, и батарею ионных двигателей, необходимых для удержания базы на ее вытянутой полярной орбите.
Его разработка, как отметила Гейтс, может быть полностью или частично поручена коммерческим партнерам НАСА в рамках "директивы №1", принятой в декабре 2017 года недавно созданным Советом по космической политике США. В соответствии с этим постановлением, космическое агентство должно не просто вернуться на Луну, но и понять, как ее ресурсы могут быть использованы частным космическим сектором.
Недавно представители НАСА подготовили и опубликовали первый список требований, который должны выполнить компании, желающие помочь агентству и его международным партнерам построить PPE. 
К примеру, солнечные батареи модуля должны вырабатывать не меньше 40 киловатт энергии на каждый кубический метр их объема, выдерживать перегрузки, сопоставимые с одной десятой от ускорения свободного падения на Земле, и быть устойчивыми к действию радиации. В свою очередь, двигатели PPE должны использовать ксенон в качестве топлива и потреблять не менее 50 киловатт энергии.
Как отметили в НАСА, текущий список требований пока не является финальным – сейчас представители агентства ожидают отклика от космических стартапов и крупных корпораций. Финальная версия условий конкурса будет опубликована после 10 июля, а первый контракт на создание PPE может быть заключен уже в августе этого года.
Другие части станции, в том числе жилые модули, тоже могут быть созданы частными компаниями. По словам представителей агентства, сразу пять корпораций уже участвуют в разработке подобных планов и обсуждении будущего DSG, а также перспектив освоения Луны и Марса.

[Алексей Любопытный]

[Алексей Любопытный]

Иод даже при атмосферном давлении хорошо испаряется минуя жидкую фазу в отличие от ртути. Сублимация иода в вакууме ещё сильнее. То есть если он где осядет в трубках, то там же и испарится сам по себе, со временем. И цена у него много ниже чем у ксенона при аналогичном КПД. КПД применения много выше чем у Аргона.

А химическая активность иода... так она не такая уж и высокая для современных материалов. В состоянии плазмы с материалами взаимодействует всё.

[PIN]

Теперь понятно. что за двигатель был у Кокорича в Инстаграме.
По планам, Landmapper (Corvus) c таким двигателем полетит в этом году
https://www.prnewswire.com/news-releases/phase-four-tapped-by-astro-digital-as-certified-propulsion-provider-for-landmapper-constellation-and-the-corvus-satellite-product-line-will-act-as-reseller-for-phase-four-thrusters-300654096.html

[Salo]

https://ria.ru/science/20180724/1525154070.html

Разработками послезавтрашнего дня в "СуперОксе" тоже занимаются. Одна из них — сверхпроводящие магниты для электроплазменных двигателей космических буксиров, которые будут выводить спутники связи с околоземной на геостационарную орбиту.

[sychbird]

http://www.sci-news.com/physics/strongest-magnetic-field-achieved-indoors-06420.html

[zandr]

http://engine.space/press/pressnews/2374/

Эксперты НТС обсудили перспективы электроракетных двигателей
На прошедшей неделе в НПО Энергомаш состоялось очередное заседание Президиума Научно-технического совета интегрированной структуры АО «НПО Энергомаш» (НТС).
В работе НТС под председательством Владимира Сергеевича Рачука приняли участие: Владимир Константинович Чванов (АО «НПО Энергомаш»), Юрий Матэвич Урличич (Аналитический центр при Правительстве Российской Федерации), Борис Александрович Соколов, Юрий Иванович Сухов, Леонид Сергеевич Бурылов (РКК «Энергия»), Павел Александрович Дронов (АО КБХА), Михаил Анатольевич Лыткин (ФГУП «НПО Техномаш»), Владимир Алексеевич Обухов, Виктория Витальевна Свотина (Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамики МАИ) и другие.
С докладом «Перспективы развития электроракетных двигателей в АО КБХА» выступил руководитель направления по ЭРД АО КБХА Павел Александрович Дронов.
Он рассказал о проводимых в АО КБХА работах, связанных с разработкой электроракетных двигателей большой мощности. По его словам, имеющийся задел АО КБХА по электроракетным двигателям и электроустановкам позволит реализовать разработку и изготовление макета безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД) большой мощности (сотни кВт).
Эксперт заявил о необходимости начала работ по проектированию и экспериментальным исследованиям прототипа первой ступени БПРД. Для проведения соответствующих исследований АО КБХА планирует создать стенд большой мощности с большим объемом вакуумной камеры для отработки элементов и оптимизации параметров прототипов и летных образцов БПРД.
Доклад Владимира Алексеевича Обухова, заместителя директора Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики МАИ (НИИ ПМЭ МАИ), был посвящен проектированию и испытаниям высокочастотных ионных двигателей (ВЧИД) большой мощности.
Он рассказал о перспективе применения ВЧИД мощностью 15-20 кВт для использования в системах довыведения тяжелых космических аппаратов.
Для проведения доводочных испытаний таких двигателей в НИИ ПМЭ МАИ проведена подготовка стендовой базы. В результате выполнения опытно-конструкторских работ на макетах уменьшенного размера получены характеристики, позволяющие использовать такой макет в качестве прототипа двигателя мощностью 2-3 кВт при выполнении совместных работ с АО КБХА.
Президиум НТС одобрил результаты работы АО КБХА и НИИ ПМЭ МАИ. По результатам состоявшегося обсуждения работы по созданию БПРД определены одним из приоритетных направлений в области электроракетных двигателей большой мощности, признана актуальной проработка применения ВЧИД мощностью 15-20 кВт в составе космических аппаратов.

[zandr]

https://ria.ru/science/20181022/1531165833.html

"Роскосмос" заказал разработку облика буксира с электрическими двигателями
МОСКВА, 22 окт — РИА Новости. Роскосмос поручил КБ "Арсенал" проработать облик космического буксира не только с ядерной энергоустановкой, но и с электрореактивными двигателями, дополнительная задача внесена изменением в контракт от ноября 2017 года.
"При разработке проектного облика космического комплекса и технического облика космического аппарата для решения задачи межорбитальной транспортировки грузов должны быть проведены расчетно-экспериментальные исследования применения электрореактивных двигателей различных типов..." — говорится в документации.
Ранее в документации было указано, что "Арсенал" должны был проработать облик космического буксира на основе работ по созданию транспортно-энергетического модуля с ядерной энергодвигательной установкой мегаваттного класса. Эта задача остается, но добавился пункт с электроракетными двигателями.

[Алексей Любопытный]

Ученые ЦАГИ испытали прямоточный воздушный электрореактивный двигатель

Специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») провели серию наземных испытаний по проекту создания прямоточных воздушных электрореактивных двигателей (ПВЭРД) для долговременного поддержания космических аппаратов (КА) на сверхнизких орбитах (до 250 км). Исследования проводятся в рамках программы ЦАГИ—РАН, партнером ЦАГИ в них выступает МАИ.

Преимуществом перспективного аппарата с ПВЭРД станут его экономичность и длительность пребывания на орбите, ограниченная лишь физическим ресурсом двигателя, а не запасом топлива. Предполагается, что роль топлива будет играть разреженный воздух из атмосферы, который ионизируется и разгоняется в электромагнитном поле. Получившаяся плазма устремляется из двигателя наружу, сообщая КА ускорение в противоположном направлении. Полет на сверхнизких орбитах позволит КА выполнить те же целевые задачи, что и на популярных сегодня низких орбитах высотой порядка 1000 км, но значительно уменьшить массу КА и соответственно затраты на его запуск (примерно в 300 раз). Также на порядки можно снизить требуемые мощности передатчиков и приемников спутниковой связи.

На данном этапе ученые ЦАГИ имитировали работу двигателя при различной плотности воздуха в специальной ионосферной аэродинамической трубе. Зажечь плазму можно только начиная с определенной плотности атмосферного газа — это значит, что есть высота, выше которой использование ПВЭРД невозможно из-за слишком разреженного воздуха. Специалисты получили это пороговое значение плотности и по нему вычислили диапазон высот, где атмосфера уже достаточно разрежена для уменьшения аэродинамического сопротивления, но еще позволяет запустить двигатель, тяга которого компенсирует сопротивление внешней среды.

По словам специалистов, испытания прошли успешно, результаты подтвердили реализуемость процесса ионизации в ранее предсказанном диапазоне высот 150–190 км.

«Мы убедились в том, что выбранная схема двигателя позволяет зажечь плазму на ожидаемой высоте. Следующий шаг — определение ресурса двигателя. Ученые ЦАГИ с коллегами из других организаций представят технические решения, направленные на повышение ресурса, затем последует его расчетное определение, а финальным этапом станет проверка теоретических результатов экспериментами. После завершения всего комплекса наземных испытаний планируется провести летный эксперимент на сверхнизких орбитах в космосе», — сообщил руководитель программы аэрокосмических исследований ФГУП «ЦАГИ» Александр Филатьев.

[Salo]

Ссылка: http://www.tsagi.ru/pressroom/news/4044/

[Salo]

Предыдущая новость от 2017 года с картинками:
http://www.tsagi.ru/pressroom/news/3473/

ФГУП «ЦАГИ» представил совместный с МАИ перспективный проект
6 Декабря 2017                            

[/li]
• Испытания ПВЭРД на модернизированном стенде в МАИ
  
• Лабораторный образец устройства забора атмосферных газов с цилиндрическим накопителем
  
• Лабораторный образец двигательной части ПВЭРД
  
  

Специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») сообщили о ходе реализации совместного проекта в области разработки двигателей. Партнером ЦАГИ выступил Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет).
Работа посвящена созданию и использованию прямоточных воздушных электрореактивных двигателей (ПВЭРД) для долговременного поддержания космических аппаратов (КА) на сверхнизких орбитах — 150–250 км. Исследования проводятся в рамках программы ЦАГИ—РАН.
Благодаря подобным силовым установкам срок активного существования КА на сверхнизких орбитах больше не будет зависеть от запаса топлива, замененного на газы из разреженной атмосферы, окружающей аппарат. Помимо этого, полет на сверхнизких орбитах позволит значительно уменьшить затраты на запуск КА, а также требуемые мощности передатчиков и приемников спутниковой связи.
Ранее специалисты ЦАГИ разработали физико-математическую модель процессов, происходящих в воздухозаборнике и накопителе газов ПВЭРД. Затем ученые сформировали условия длительного пребывания спутника с таким двигателем на низких орбитах и получили синтез оптимального управления КА с силовой установкой нового типа.
В свою очередь, коллеги из МАИ спроектировали и испытали основные элементы двигательной части, обосновали выбор материалов для ПВЭРД, а также модернизировали стенд для имитации его работы на орбите. Далее специалисты двух институтов планируют создать действующую модель ПВЭРД, испытать ее и подтвердить работоспособность и корректное взаимодействие устройств забора газов и двигательной части.

[tnt22]

https://ria.ru/space/20181123/1533336261.html

Российские космонавты проведут на МКС испытания двигателей на иоде
03:22 23.11.2018

МОСКВА, 23 ноя - РИА Новости. Эксперименты по исследованию электроракетных двигателей, использующих в качестве рабочего тела иод, будут в будущем проводиться на российском сегменте МКС, соответствующая заявка находится на рассмотрении, следует из информации, опубликованной головным научным институтом Роскосмоса ЦНИИмаш.

Как сообщает ЦНИИмаш, целью эксперимента является "разработка и отработка технических решений, исследование технологий запуска и работы электроракетной двигательной установки (ЭРДУ) на рабочем теле иод в космосе" и "отработка технологии испытаний ЭРДУ в составе МКС и транспортного грузового корабля "Прогресс".

Отмечается, что электроракетные двигатели с иодом в качестве рабочего тела никогда еще не испытывались в условиях реального космического полета. Кроме того, по словам специалистов ЦНИИмаш, такие двигатели уже через три-пять лет могут стать самыми массовыми среди космических ЭРДУ.

Сейчас в электроракетных двигателях используется ксенон, который, несмотря на все свои энергетические преимущества, стоит дорого и добывается в небольших количествах (около 20 тонн в год). Кроме того, технология производства ксеноновых двигателей на Земле достаточно сложная – требуется установка в вакуумной камере гелиевых криопанелей, что значительно повышает стоимость и усложняет испытания.

"Для отработки электрореактивной двигательной установки мегаваттного уровня затраты только на систему откачки превысят миллиард рублей. Поэтому большой практический интерес представляет использование в качестве рабочего тела ЭРДУ иода", — отмечают в ЦНИИмаш.

[Maks]

статья об институте, где ученые в Москве разрабатывают новые технологии.


https://www.kp.ru/daily/26913/3958996

НИИТП или Центр им. Келдыша