Электрореактивные двигатели

[tnt22]

https://www.energia.ru/ru/news/news-2018/news_11-29.html

РКК «Энергия»: продолжаются работы по созданию нового электроракетного двигателя
29.11.2018

В РКК «Энергия» проводятся наземные эксперименты по исследованию работы нового электроракетного двигателя (ЭРД), работающего на иоде.

Специалисты лаборатории проектирования перспективных двигательных установок Корпорации исследовали запуск двигателя на иоде в различных режимах: как со штатным ксеноновым катодом, так и впервые – с новым безрасходным катодом-нейтрализатором.

Изучение свойств нового ЭРД продолжится на орбите. Координационный научно-технический совет Госкорпорации «Роскосмос» включил в долгосрочную программу научно-прикладных исследований, планируемых на РС МКС, эксперимент «Островский». Он будет осуществлен в два этапа.

Сначала экипаж российского сегмента МКС изучит работу безрасходного катода-нейтрализатора, запуская ЭРД на ксеноне. Двигатель, работающий на иоде, разработчики в целях безопасности протестируют без участия космонавтов: на втором этапе эксперимента ЭРД установят на грузовом корабле «Прогресс», который после отстыковки будет в течение 30 суток находиться в автономном полёте. Следить за запуском двигателя и режимами его работы планируется по видеосвязи. Учёные также исследуют влияние иода на материалы космических аппаратов.

Постановщиком эксперимента выступает РКК «Энергия», его научный руководитель – академик Российской академии наук Г.А. Попов.

Спойлер

Космический эксперимент «Островский» назван в честь Валерия Георгиевича Островского – старшего научного сотрудника «Энергии», который впервые предложил использовать в качестве так называемого рабочего тела ЭРД иод. Преимущество такого двигателя прежде всего в его экономичности. Иод значительно дешевле ксенона и не требует сложной системы хранения и подачи. При этом по основным параметрам двигатели на иоде не уступают аналогичным ЭРД на ксеноне.

Разрабатываемая специалистами «Энергии» перспективная двигательная установка может использоваться как для коррекции орбиты космических аппаратов, так и в качестве маршевого двигателя, а также при решении транспортных задач в ходе изучения дальнего космоса.

[свернуть]

[Maks]

Работы с йодом проводили в 1960 годах. Обнаружили его агрессивность. Он уничтожает все детали двигателя и электроды. Поэтому перешли на ксенон и цезий. У веществ для ЭРД есть 2 важных параметра. Молекулярный вес и ионизационный потенциал (сколько энергии надо затратить на ионизацию вещества). Чем больше первый и меньше второй, тем лучше.

 
      молекул. вес       ионизационный потенциал эВ
Ксенон  130,2                        12

Цезий    132,9                     3,87

Барий   137,36                   5,19

Барий близок по параметрам к цезию, но хуже, т.к энергии затратраченная на разгон, намного больше, чем для цезия. Поэтому используют смесь Ксенона и Цезия в электроракетных двигателях.

Когда ленивые химики получат цезид ксенона или ксенонид цезия? (Есть же соединения водорода с гелием гидрид гелия НеН.  Никто из химиков не догадался измерить температуру перехода его в сверхтекучее состояние.)
Это соединение было бы не такое коррозионное как цезий, нужно было бы в 2 раза меньше энергии потратиь на ионизацию, чем для чистого Ксенона и дешевле Ксенона.

[Salo]

https://ria.ru/20181227/1548801959.html

Сибирские физики подтвердили возможность создания плазменного двигателя
27 декабря 2018, 15:15

© РИА Новости / Павел Комаров
Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. Архивное фото

НОВОСИБИРСК, 27 дек – РИА Новости. Первые эксперименты на новейшей установке по удержанию термоядерной плазмы в линейных магнитных системах подтвердили возможность создания плазменного ракетного двигателя, сообщил журналистам в четверг заместитель директора Института ядерной физики (ИЯФ СО РАН) Александр Иванов.
Институт в конце прошлого года запустил уникальную научную установку, приближающую Россию к созданию термоядерного реактора. Установка СМОЛА (Спиральная Магнитная Открытая ЛовушкА) представляет собой плазменную ловушку, которая позволит осуществить проверку принципиально новой концепции улучшенного удержания термоядерной плазмы в линейных магнитных системах. Установка ориентирована на решение нескольких задача, в том числе создания прототипа двигателя для космических перелетов. Холдинг НПО "Энергомаш" в октябре сообщал, что планирует создать макет безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД) большой мощности и стенд для его испытаний, такие двигатели хорошо могли бы себя проявить на просторах Солнечной системы.
"Установка начала работать с неким ограничением по параметрам, связанным с использованием временных деталей. Первые эксперименты показали, что эффект существует. И космический мотор работает, и средство для уменьшения потерь плазмы тоже", - сказал ученый.
Иванов отметил, что сейчас установлено штатное оборудование, в связи с чем ученые готовятся к началу новых экспериментов на установке в январе 2019 года, которые должны в полном объеме продемонстрировать ее возможности.
"Установка – демонстратор, прототип. Температура плазмы в ней 100 тысяч градусов и достаточно большая плотность. Для нейтронного источника это параметры, далекие от требуемых, а для двигателя это прямо то, что нужно", - сказал он.
Ученый пояснил, что предлагаемый принцип работы двигателя основан на новом способе ускорения потоков плазмы, который связан со специальной конфигурацией магнитного поля, где плазма приводится во вращение. При этом в зависимости от направления вращения плазма либо тормозится, либо ускоряется, что создает реактивную тягу.

[Salo]

https://ria.ru/20190102/1548981297.html

В Сибири начнут эксперименты, позволяющие создать плазменный двигатель
01:56

© РИА Новости / Павел Комаров
Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. Архивное фото

НОВОСИБИРСК, 2 янв — РИА Новости. Ученые Института ядерной физики сибирского отделения Российской академии наук начнут в январе новую серию экспериментов на новейшей установке по удержанию термоядерной плазмы с параметрами, пригодными для создания ракетного двигателя, сообщил журналистам замдиректора организации Александр Иванов.
Первые эксперименты уже подтвердили такую возможность, отметил он.
Институт в конце 2018 года запустил уникальную научную установку СМОЛА (Спиральная Магнитная Открытая ЛовушкА), приближающую Россию к созданию термоядерного реактора. Это плазменная ловушка, которая позволит проверить принципиально новую концепцию улучшенного удержания термоядерной плазмы в линейных магнитных системах. Установка ориентирована на решение нескольких задач, в том числе на создание прототипа двигателя для космических перелетов.
Холдинг "Энергомаш" в октябре сообщал, что планирует создать макет безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД) большой мощности и стенд для его испытаний, такие двигатели хорошо могли бы себя проявить в космосе.
"Первые эксперименты показали, что эффект существует. И космический мотор работает, и средство для уменьшения потерь плазмы тоже. Сейчас установлено штатное оборудование. Мы готовимся к началу экспериментов на ней в январе 2019 года, которые должны в полном объеме продемонстрировать возможности", - сказал Иванов.
Он пояснил, что установка является демонстратором технологий. Ученым удалось достичь в ней температуры плазмы в 100 тысяч градусов и добиться достаточно большой плотности, то есть получить параметры, пригодные для создания ракетного двигателя.
Предлагаемый принцип работы двигателя основан на новом способе ускорения потоков плазмы, который связан со специальной конфигурацией магнитного поля, где плазма приводится во вращение. При этом в зависимости от направления вращения плазма либо тормозится, либо ускоряется, что создает реактивную тягу.

[Astro Cat]

Salo пишет:
Сибирские физики подтвердили возможность создания плазменного двигателя

Круто! А до этого на спутники ставились не кошерные чтоль плазменные двигатели?

[thunder26]

Astro Cat пишет:

Salo пишет:
Сибирские физики подтвердили возможность создания плазменного двигателя

Круто! А до этого на спутники ставились не кошерные чтоль плазменные двигатели?

Клечевое в сообщении - термоядерные.

[Chilik]

thunder26 пишет: 
Клечевое в сообщении - термоядерные.

Ключевое слово в сообщении - 2 января.
А перед этим было 1 января, 31 декабря и ещё новогодний корпоратив.
Снимок к новости не относится никак (совсем другая установка), да и лет ему уже немало.

[Дмитрий Инфан]

Chilik пишет:
Ключевое слово в сообщении - 2 января .
А перед этим было 1 января, 31 декабря и ещё новогодний корпоратив.
Снимок к новости не относится никак (совсем другая установка), да и лет ему уже немало.

Вообще-то, первое сообщение датировалось 27 декабря.

НОВОСИБИРСК, 27 дек – РИА Новости.

[thunder26]

Chilik пишет:

thunder26 пишет:
Клечевое в сообщении - термоядерные.

Ключевое слово в сообщении - 2 января .
А перед этим было 1 января, 31 декабря и ещё новогодний корпоратив.
Снимок к новости не относится никак (совсем другая установка), да и лет ему уже немало.

Я к тому, что используемые СПД холловские

[Astro Cat]

thunder26 пишет:
Ключевое в сообщении - термоядерные.

Термоядерной реакции они не обещают. Кто в космосе будет греть плазму до 100 тыс градусов, удерживать, закручивать? Откуда они будут брать энергию, сколько это будет весить и какая будет тяга?

[Chilik]

Astro Cat пишет: 
Термоядерной реакции они не обещают.

Именно.
Речь только о низкотемпературной плазме как о источнике рабочего тела, дающего большой УИ.

Astro Cat пишет: 
Кто в космосе будет греть плазму до 100 тыс градусов?

Вот именно это проблемой не является, совсем.

Astro Cat пишет: 
Кто в космосе будет ... удерживать, закручивать?

Это вроде бы тоже проблемой не является за одним исключением.
Слово "закручивать" в данном контексте обозначает слово "электроды".
А к слову "электроды", как и к слову "источник плазмы", сразу приклеивается слово "ресурс".
Существующая установка строилась для проверки эффекта, а не для ресурсных испытаний.
И никто тратить несколько лет на тупое включение в стационарном режиме (типа 15000 часов испытаний на "Факеле" для СПД-230) там не будет, это не для академической науки задача.

Astro Cat пишет: 
Откуда они будут брать энергию, сколько это будет весить и какая будет тяга?

На первый вопрос ответ прост: из росатомовского реактора.
В котором в летном варианте (прогнозирую) не будет никакой фантазийной капельной фигни.
А вот по поводу соотношения массы, тяги и ресурса - вопрос правильный. Но не для этой установки, она вообще-то строилась для чисто плазменных надобностей, а возможность ускорения плазменной струи и получения тяги приключилась как бы бонусом.
Весить чисто "двигательная" система будет немало в любом случае, если говорится о стационарных мощностях масштаба мегаватта. И всегда останется вопрос о том, что проще: взять ферму с несколькими сотнями холловских движков или развлекаться с одним крупным плазменным модулем. Тут помимо массогабаритных вопросов есть ведь и просто задачи резервирования и обеспечения гарантированной надежности. Хотя у плазменных систем (что у ВАЗИМР, что у курчатовского аналога, что у спиральной ловушки) есть возможность существенного изменения УИ и размена топливной эффективности на тягу в зависимости от режима полета.

[Chilik]

Вдогонку к предыдущему ответу.
К сожалению, пока дать надежные численные характеристики системы невозможно.
Имеется в виду тяга, УИ, расход рабочего тела, эффективность "от розетки", максимальная пропускаемая мощность и т.п. Проблема в том, что адекватная численная модель достаточно сложна и пока не разработана. Там у частиц плазмы существенно неравновесная функция распределения, длины пробега соизмеримы с характерными размерами магнитной системы. Модель должна быть очень аккуратной с точки зрения математики, иначе можно крепко наврать. А тут даже уравнения магнитной гидродинамики являются слишком грубыми, нужно решать кинетическую задачу, а это - геморрой немеряный и десятки человеко-лет. Так что пока проще построить небольшую установку (что и было сделано), попытаться покрутить на ней разные ручки и посмотреть, что в итоге получается. А заодно и на все лежащие грабли понаступать, это в любом случае делать придется даже если будут прекрасные численные коды.
Если правильно понимаю, примерно такая же ситуация и у холловских движков, несмотря на почти полувековую историю и наличие прекрасной монографии А. И. Морозова.

[Алексей Любопытный]

https://youtu.be/eLnbiG7_94g

[Astro Cat]

Chilik пишет:
На первый вопрос ответ прост: из росатомовского реактора.

У него нет холодильника и неизвестно когда будет и будет ли вообще.

[Ярослав]

http://uprom.info/news/cars/kharkivska-kompaniia-fed-rozrobyla-ahrehaty-dlia-italijskoho-suputnyka/

В 1-м квартале следующего года европейцы запустят новый спутник.

До появления революционного аппарата в том числе причастны и украинцы.

Харьковские инженеры и агрегатчики создали сразу два "органа" для будущего спутника. Во-первых, речь идет о системе охлаждения. На ее разработку и изготовление компания FED выиграла тендер в франко-итальянской компании "Thales Alenia Space".

Второй орган, который дали спутнику харьковчане - новый двигатель.

"На этом спутнике будет применен ионно-плазменный двигатель. Сегодня использование ионно-плазменных двигателей экономит 900 кг", - отметил Виктор Попов.

[PIN]

А что стесняются "революционный аппарат" назвать? 
 В то, что зааутсорсили трубы делать и гнуть в Украину - очень даже верю
И что за "новый двигатель" и при чем тут украинские предпрятия вообще? Сильно смахивает на фейк.

[Ярослав]

Гуглил, ничего конкретного не нашел

[PIN]

А что, есть варианты кроме Spacebus Neo? 
Для его (аппаратов на этой платформе) СТР на ФЭД и "лудят" теплообменник (а не всю систему, как намекают), в 2015 году они ж заключили контракт

[Ярослав]

Наверное.

Еще там был Alphabus, который тоже на 22кВт, и уже летал. Так что пиар так себе.
Может и двигатель - сделали корпус, а начинку уже там поставят.

[zandr]

https://tass.ru/kosmos/6621079

Российская компания намерена в 2023 году разместить рекламу в космосе
МОСКВА, 2 июля. /ТАСС/. Российская компания Avant Space, участник рынка "Аэронет" Национальной технологической инициативы (НТИ), планирует запустить в космос группу микроспутников, оснащенных миниатюрной ионной двигательной установкой и ярким источником света, для проецирования рекламных логотипов в ночном небе. Рой спутников будет запущен на орбиту в 2023 году, сообщили ТАСС во вторник в информбюро НТИ.

Спойлер

"Рабочая группа рынка Аэронет НТИ поддержала проект компании Avant Space, которая среди прочего разрабатывает энергоэффективные ионные двигатели для малых космических аппаратов. Рой микроспутников создаст новые "созвездия"-баннеры, различимые с Земли. Пролетающий над всеми крупными мегаполисами планеты "космический баннер", по расчетам разработчиков, увидят более чем 1 млрд человек", - сообщили ТАСС в информбюро НТИ.
В основе технологии, аналогов у которой в мире пока нет, - разработка миниатюрной энергоэффективной системы управления группой микроспутников, позволяющей использовать для реализации проекта сверхмалую космическую платформу Cubesat 16U. Авторы проекта уже разработали алгоритмы системы управления, позволяющие автоматически перестраивать спутниковую группировку в комбинации новых рекламных логотипов.
"Все аппараты мы запускаем в космос и на орбите выстраиваем их таким образом, что для наблюдателей это будет выглядеть как созвездие в виде рекламного изображения. То есть из звезд фактически будет собран любой знак, символ или бренд компании. Стоимость такой рекламы в пересчете на тысячу увидевших ее людей (CPM - Cost per mile) будет в несколько раз ниже, чем у существующих на сегодняшний день каналов, среди которых билборды, интернет и ТВ", - говорит руководитель направления Avant Space Александр Малинин, которого цитирует информбюро НТИ.
Группа спутников, каждый из которых представляет собой одну световую точку (пиксель), будет перемещаться по орбите на высоте около 600-800 км над Землей. Запуск первых спутников-демонстраторов будет проведен в течение 2021 и 2022 годов, а к концу 2023 года планируется запуск первой спутниковой группировки.

[свернуть]

"Ключевая технология проекта и основное ноу-хау - это высокоэффективный электроракетный двигатель новой конструкции. Он очень компактный, весит порядка 8 кг и за несколько лет активного существования космического аппарата он будет расходовать всего порядка 1-1,5 кг топлива. Его особенность в том, что тяга маленькая, но постоянная и с помощью этой постоянной тяги можно осуществлять перестроение спутников. До сих пор таких компактных и высокоэффективных двигателей не было", - считает ведущий специалист Инфраструктурного центра "Аэронет" НТИ Роман Жиц, которого цитирует информбюро НТИ.
Национальная технологическая инициатива (НТИ) - долгосрочная программа по созданию новых рынков и обеспечению условий для технологического лидерства России к 2035 году.

Так понял: разработали движок, а затем придумали к чему его приспособить - на что фантазии хватило.