Новый шаг в космическое будущее - импульсно-периодический магнитоплазменный двигатель
Стрелки показывают направления лучей лазера. Красная точка место - где происходит детонация рабочего вещества. (www.youtube.com)
Введение
У полетов за пределы околоземной орбиты две главные проблемы, не считая проблемы радиации. Первая низкая скорость полета. Вторая большой вес, который приходится поднимать с земли. Причина второй то, что традиционные ракетные двигатели на жидком топливе требуют большого количества топлива и окислителя, ровно, как и специальных условий их хранения. Вместе топливо с окислителем и сопутствующие устройства хранения занимают много места и весят изрядно. Твердотопливные же двигатели слишком слабомощны для полетов к Луне и дальше. Одним из способов преодоления этой проблемы может стать создание двигателей, не требующих топлива и окислителя со сложными условиями хранения. И такой двигатель создан у нас в России и запатентован. Причем, он стал неожиданным дитем советской противоракетной программы. В рамках этой программы мы создавали мощные лазеры для перехвата межконтинентальных баллистических ракет. И на базе этих технологий родился импульсно-периодический магнитоплазменный двигатель, в котором лазер играет главную роль. Патент на него получен в России в 2003 году под номером 2266420. Он же называется «Аэрокосмический лазерный реактивный двигатель».
Техническое описание
Он относится одновременно к детонационным и к импульсным двигателям. Детонационный обозначает, что горение происходит со сверхзвуковой скоростью. В традиционных двигателях горение (точнее фронт горения) происходит с дозвуковой скоростью, ограничивая тягу традиционных реактивных и ракетных двигателей. Тем самым детонационный двигатель в перспективе может быть более мощным по тяге, чем традиционный, основанный на горении. Импульсное значит, что реакция не постоянна. Электроимпульсный он за счет того, что поджог топливом происходит лучом лазера, а не с помощью окислителя. Если вкратце, то с помощью специальной оптической системы лазерное излучение направляется на полимер -которым может служить и обычная пластмасса. Для этого используется специальная оптическая система, которая, в отличие от более ранних подобных разработок у нас и в США, позволяет направить струи рабочего вещества в ту же сторону, что и сторона, в которую светит луч лазера. И полимер взрывается (детонирует) под действием лазерного луча, приводя в движение космический аппарат. Для этого двигателя требуется колоссальное количество электрической энергии. Даже наземные испытания требовали 40кВт, что до сих пор было не достижимо в космосе. А на орбите потребуется еще больше. Поэтому в случае с космическими аппаратам он не возможен без ядерной энергетической установки мощностью в 1 мегаватт. Такие установки также создают в России. В частности, для космического буксира «Нуклон». Причем для полимера не нужно каких-то особых условий размещения на борту аппарата. Этим он выгодно отличается от существующих видов рабочих жидких веществ для ракетных двигателей. Вдобавок детонация полимера добавляет энергии в работу двигателя. То есть к энергии лазера следует добавить энергию взрывов пластика (рабочего тела). В настоящее время в РФ создают подобные двигатели, рассчитанные на тягу в сотни Ньютонов (точное число не известно), с потреблением энергии в количестве 100кВт.
Хвостовая часть "Нуклона" с двигателями. (www.youtube.com)
Заключение
Новая разработка российских ученых поможет и нам, и всему человечеству. Нам поможет вернуть лидерские позиции в космосе. И возможно, впервые в истории, занять одно из передовых мест в освоении дальнего космоса. А человечеству поможет быстрее изучить, а может быть и освоить космические дали за пределами околоземной орбиты.
Источники
https://www.youtube.com/watch?v=8ATDyaSIigY,
https://yandex.ru/patents/doc/RU2266420C2_20051220,
Федор Болдырев 2021©