новости космоса
13376 27
19 февраля 2018 06:04:04

Сможет ли ионный двигатель X3 доставить людей к Марсу?

Модель X3 представляет собой мощный ионный двигатель, который однажды, возможно, будет использован для отправки людей за пределы земной орбиты. Этот двигатель несколько месяцев назад успешно прошел испытания и остается в числе возможных претендентов на роль ключевого компонента двигательной системы, которая будет разработана НАСА для будущих миссий к Марсу.

X3 является холловским двигателем – тип ионного двигателя, в котором рабочее тело (чаще всего ксенон) ускоряется под действием электрических и магнитных полей. Такие двигатели являются более безопасными и экономичными, по сравнению с двигателями, используемыми в традиционных химических ракетах. Однако они в настоящее время дают относительно слабую тягу и ускорение, поэтому инженеры работают над повышением их мощности.

Составляющий примерно 80 сантиметров в диаметре и весящий примерно 230 килограммов, двигатель X3 является трехканальным агрегатом, развивающим мощность до 200 кВт. Этот двигатель был разработан совместно Мичиганским университетом, НАСА и ВВС США.

В июле и августе 2017 г. двигатель X3 побил рекорд производительности во время проведенных испытаний. Он развил 5,4 ньютона тяги, в то время как предыдущий рекорд составлял 3,3 ньютона.

В настоящее время инженеры, работающие над проектом двигателя X3, планируют новые испытания двигателя уже на весну этого года. Эти испытания будут включать 100-часовой «марафон», и во время этой испытательной кампании двигатель X3 будет подключен к модулю электропитания производства фирмы Aerojet Rocketdyne.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
NoOneElse-4 · 19-02-2018

Кстати одна из самых перспективных связок!
И тот самый "передний край", который станет реальностью в ближайшие 5-10 лет.
Если верить их сайту, то X3 может работать на данной мощности до 10000 часов (в идеале).
Но как они это оценили я не понял... эррозия деталей - главная проблема мощных
плазменных двигателей. И серьезная проблема.
Хотя представляю себе:
летят астронавты к Марсу и в тесной подсобке, перебирают двигло
и рассуждают хватит им запчастей или нет на обратный полет:)

2
Leonid3139 · 19-02-2018

NoOneElse, Petr_, маловата скорость ионов на выходе этого маленького ускорителя, 200--250 км/сек. Скажем ионы "солнечного ветра" имеют скорость ~700 км/сек (Если представить магнитный "парус" заворачивающий эти ионы назад, то вполне можно получить тягу сопоставимую, а то и более, разогнаться на уровнях Земля -- Марс можно, с торможением проблема, зато ремонтировать не надо, и рабочее тело на халяву) Но и с такой скоростью КПД 30-40%. Сам себя такой двигатель с орбиты вокруг Земли до орбиты вокруг Марса доставит дней за сорок -- шестьдесят, так что ремонт не потребуется :-)

3
NoOneElse-4 · 19-02-2018

Leonid3, ну так то "сам себя"... на него же нагрузят кораблище тонн в 100 минимум :)
Хотя я читал о разных "хитрых" сценариях полета.
Допустим все грузы, топливо и посадочные модули летят заранее.
А когда все готово как на поверхности Марса, так и на его орбите - уже
летит экипаж в относительно маленьком и легком корабле.
А что касается скорости рабочего тела, то и 250 км/сек против 2-3 у химии - уже неплохо.
Если форму магнитных полей в двигателе подберут и догонят ресурс до сотен тысяч часов
при тяге в сотню ньютонов - это реально двинет космонавтику вперед.
Даже при 250 км/сек.
При наличии таких двигателей уж рискнут и ядерный реактор со стирлингом на
прицепе тащить:)

4
Otzzi95 · 19-02-2018

У нас такие в качестве движков коррекции используются (правде не 3 и не 5 Ньютонов...)

5
dr_ovosek0 · 19-02-2018

230 кг один движок, а к нему еще несколько сот кв. м солнечных батарей с несколькими тоннами рабочего тела, не говоря уж о полезной нагрузке,.. а тяга всего полкило...
Не получается существенного преимущества перед химией, ну никак не получается... Особенно по цене вопроса.

6
Caspersky88 · 19-02-2018

Ответ на вопрос в заголовке находится в самом заголовке - хз.

7
NoOneElse-4 · 19-02-2018

dr_ovosek, тут есть фишка про которую вы забыли!
А именно - двигатель не выключается весь полет.
Берете калькулятор в руки и... выходит не так уж кисло!
Конечно 5 Ньютон может и не хватит для "полного счастья", но порядок чисел очень близок.
Тут скорей ограничивает не тяга, а мощность источника питания. И скорей всего это
будут не солнечные батареи.

8
dr_ovosek0 · 19-02-2018

NoOneElse, кроме физики есть еще и чистая экономика: стоимость разработки, строительства "железа" и цена рабочего тела для плазменных ракет тоже примерно на порядок выше, чем у химических РН. И так будет до технологических прорывов в "ионной" космонавтике.

9
dilettant125 · 19-02-2018

Пётр, насколько я помню, вопрос с эрозией практически решили, здесь даже новость об этом была, и как раз за счёт "правильной" организации ионного факела посредством магнитного поля. Открытыми остаются два вопроса: малая тяга ионного двигателя (над этим работают и вполне успешно) и источник энергии для двигателя, но это скорее правовой аспект (запрет на вывод в космическое пространство ядерного оружия).

10
Dimas55 · 19-02-2018

Началось)
-Сначала на орбиту выводим при помоци "химической ракеты" сам космический аппарат с ионным двигателем,затем пытаемся уже ионным двигателем разогнать аппарат (как в поговорке-Битый небитого везёт))), кстати пр расходу топлива"химия-ксенон" разница 12 к одному примерно,плюс всю эту ксеновою богодельню нужно ещё запустить на орбиту.Да и что нового вообще в этих ксеновых двигателях ?их испытывают вроде уже 60 лет (а ВОЗ и ныне там)))и что это за мощность такая...200 кВт?у моей машины немного побольше будет,да и пускай в виде топлива для начала разберутся...-ксенон или аргон?!?!

11
ququ43 · 19-02-2018

почитал комменты, будущее за емдрайв, в общем.

12
Dimas55 · 19-02-2018

Допустим все грузы, топливо и посадочные модули летят заранее.
А когда все готово как на поверхности Марса, так и на его орбите - уже
летит экипаж в относительно маленьком и легком корабле.
-Отлично и главное "нерасходно", чтобы доставить Божью коровку ,сидящую на ромашке..-нужно загрузить всю поляну,вместе с коровкой и ромашкой ,на БелАЗ,затем БелАЗ загрузить на огромный корабль и аккуратно доставить на др.берег океана! По итогу...-ура...-Божья тварь океан пересекла!

13
dr_ovosek0 · 19-02-2018

Dimas, ++, )))))

14
Dimas55 · 19-02-2018

ququ9 · 19-02-2018
почитал комменты, будущее за емдрайв, в общем.
....-Ну да))))Кто нить ещё может быть предложит "Паровой котёл" доработать?или посадить на вёсла 125 космогребцов и ловить поверхностью весла темную энергию и материю?-Ну а что не так?...мы в Океане мнимых иллюзий и даже мой сосед "Дядя Гоша" ночью под одеялом ногами крутит как велосипедист-вселенной и уже далеко всех вроде опередил,обещает весточку с орбиты Альдебарана даже отправить))

15
Dimas55 · 19-02-2018

Дровосек..спасибо конечно,но я всем туточки пишущим ставлю плюсик всегда,независимо от того-Что Он написал)))Мне просто интересно мнение каждого и я не понимаю почему 100 человек прочитало и лишь 1 написал?!

16
dr_ovosek0 · 19-02-2018

Dimas, положим, соотношение между читающими и свое мнение выражающими несколько меньше, так как многие просматривают новости не один раз, чтобы свежие реплики почитать. Что касается молчунов, то я их уважаю не меньше говорунов, так как вижу в их молчании скромность и сомнение в своей правоте, которых нам, говорунам, порой не хватает, чтобы промолчать. )))
Кстати, стоит завести на сайте список зарегистрированных читателей, с условием, чтобы молчунам лояльность прибавлялась за просмотр более половины новостей и публикаций в других разделах.

17
Dimas55 · 19-02-2018

Дровосек.-Вас приятно читать))Всё по делу!а по поводу ионных двигателей,так у меня "это" только иронию вызывает и не более того!Тут ниже (тема была),пролет астероида мимо Земли ,а может ...и не Мимо!Очень забавная тема насчёт "Апокалипсиса")) Читал аргументы и смеялся,ну очень смеялся))))

18
NeverWalkAlo58 · 20-02-2018

-а ХЗ!

19
dilettant125 · 20-02-2018

Dimas, зря веселитесь, какой бы смешной не казалась технология, а перспектив у неё больше, чем у химической реактивной тяги.
Вы будете смеяться, у "лампочки Ильича" КПД чуть меньше чем у паровоза, но тем не менее оба изобретения дали очень мощный "пинок" НТП, m"drive разводилово для лохов, как и пресловутый "холодный термояд", причём не по факту невозможности технологий, а в силу своей псевдонаучности.
Простите за резкость, может я чего " не вкурил"", но Ваш пассаж про божью тварь хоть и интересен, но ...
Давайте разбирать по пунктам!
Божья коровка переместиться с Земли на Марс без посторонней помощи не может. Факт.
Отправить огромный корабль "через Океан" единым куском мы не можем. Тоже факт!
Но, (непечатное выражение), кто мешает отправить сначала "Белаз" с провизией и необходимым на первое время, а после, пусть даже такой же "Белаз" с Божьей тварью, чтобы по прибытии в искомую точку у божьей твари был минимум необходимого для осуществления предписанной миссии?

20
NoOneElse-4 · 20-02-2018

А я вообще удивлен реакцией на эту новость у народа!
Газ дорогой (с каких это пор инертный газ стал таким дорогим...), тяга маленькая (калькулятор конечно "не наш метод"),
вес большой (хим. двигатель БЕЗ топлива тяжелее), перспектив нет (это уже ЧИСТАЯ зависть).
Народ!!!
Это действительно СЛЕДУЮЩАЯ ЭРА космонавтики!
Как для автоматических КА, так и для пилотируемых.
И про вывод ОРУЖИЯ на орбиту смешно читать!!!
Да, есть такая конвенция. Но в половине КА для дальнего космоса в РИТЕГ (как у Любопытного) килограммы
фактически ОРУЖЕЙНОГО ПЛУТОНИЯ!!!!!!!!!! Самого такого настоящего!
Другой вопрос, что там КПД преобразователя низкий да и мощность выделяемая так себе.
Мало того, что солнечные батареи никто не отменял, так и вывод в космос
именно реакторов дело полностью решенное. Есть даже официальная концепция
для таких пусков у США. Ну типа отдельной ракетой очень ПРОЧНЫЙ реактор. Чтобы в случае
падения найти его одним куском и избежать рассеяния активной зоны в атмосфере при
незапланированном входе в атмосферу.
Также априори исключить расплавление оболочки при выходе из строя системы отвода тепла
в ЛЮБОЙ момент времени. Просто хитрая (и дорогая) инженерная задача.
Но в любом случае все уже ДАВНО ясно - электрическое ускорение ионов/плазмы.
Все. Этот новый виток технологии уже стартовал.
И МНОГИЕ дальние КА (США конечно) УЖЕ использовали подобные двигатели в
своих УСПЕШНЫХ миссиях, которые были бы АБСОЛЮТНО невозможны БЕЗ
применения таких двигателей. Так об чем спор??? О собственной тупости???
Но я же "псих"! А значит точно знаю причину:)
Народ - ЭТО ЧЕРНАЯ ЗАВИСТЬ! ЛЮТАЯ!

21
dr_ovosek0 · 20-02-2018

NoOneElse, при чем здесь зависть?!
Скорее сожаление, как о чем-то прекрасном, но пока,
при современном уровне технологии и материалов, совершенно неосуществимом,
как, например, экономически выгодная термоядерная энергетика. Вот уже больше полувека нас кормят обещаниями,
что уж эта-то новая, на порядок большая установка через 10 лет даст ток в промышленных масштабах...
Но каждый раз выясняется, что жар-птица опять вышла маловата, и нужно строить в 10 раз большую по объему,
и уж тогда-то счастье наступит.
Так же в точности с электро-плазменным ракетным приводом -- еще в 1960-м году я с нетерпеливым восторгом
разглядывал рисунок и схему ионной ракеты в "Детской энциклопедии"... А вот уже на пенсии читаю ту же сказку.

22
Leonid3139 · 20-02-2018

"..совершенно неосуществимом.." (с)dr_ovosek
А схема "фотонного" звездолёта там же не попадалась? :-)
Напомню знаменитую формулу ракетного движения К. Э. Циолковского :
V = Vрт*Ln(Mнач/Mкон), где
V -- конечная скорость ракеты;
Vрт -- скорость выхлопа рабочего тела (газов от сжигания топлива);
Mнач -- начальная масса ракеты;
Mкон -- конечная масса ракеты (разница масс это масса сгоревшего топлива);
Ln -- натуральный логарифм.

23
dr_ovosek0 · 20-02-2018

Leonid3, попадался рисуночек, попадался, только до фотонного звездолета даже я, при всем своем
тогдашнем детском оптимизме и вере в светлое будущее, не надеялся дожить.
Кстати, а при чем здесь формула Циолковского, когда все дело в экономической нецелесообразности
электромагнитных ракетных двигателей? Стоимость ионного двигателя, способного придать скорость,
обеспечивающую межпланетный перелет за время сопоставимое с обычной "химической" ракетой, сегодня
самое малое в несколько раз больше, чем обычных РД, да и добыча ксенона намного дороже, чем
промышленное производство жидкого водорода и кислорода с азотом для систем охлаждения топливных баков РН.

24
NoOneElse-4 · 21-02-2018

dr_ovosek, а как быть с этим:
www.jpl.nasa.gov/nmp/ds1/index.php
www.nasa.gov/mission_pages/dawn/spacecraft/index.html
(эти ссылки разрешены Правилами, специально для модеров!)
Ваша точка зрения по поводу цены понятна.
Но логики в ней нет! Вы упрямо не хотите использовать калькулятор:)
Использование этого двигателя с тягой в один килограмм ДАЕТ возможность
долететь за месяц до пресловутого Марса.
И самое важное ВЕРНУТЬСЯ не используя заранее привезенную бочку с топливом.
Кстати доставка которой (бочки) на орбиту Марса обойдется дороже,
чем пара тонн ксенона... Кстати о ксеноне!
Он выбран по причине большого атомного веса для инертных газов.
Т.е. бОльшая тяга при данной скорости истечения.
Но если кому то покажется высокой цена на ксенон (а видимо она пока никого не волнует),
то можно использовать даже азот. Хотя уж скорее неон.

25
Leonid3139 · 21-02-2018

Petr_, используются именно "благородные" газы, которые в силу своей химической инертности не образуют молекул и поэтому легче ионизируются.
Ксенон используется из-за самой высокой (кроме радона) температуре кипения -107 грС, Ну не гелий же с его 4 грК :-)
При электростатическом ускорении ионов скорость на выходе зависит исключительно от напряжения и степени ионизации атомов (отношение протон/нейтрон в ядрах этих газов приблизительно одинаково ~1/1).

26
dr_ovosek0 · 22-02-2018

NoOneElse, положим, у нынешнего рекордсмена тяга чуть больше полкило.
"Вот и считай", как говаривал дядя Митяй.
Для автоматических аппаратов, вроде бы, вполне сгодится, но пилотируемую махину, где запасы СЖО
существенному сокращению не подлежат и соизмеримы с запасами топлива, Х3 не потянет.
"Я так думаю!"
А искать формулы и считать мне, увы, просто лень. Но так как на плазме еще ни один автомат к Марсу
и обратно не летал, думаю все уже посчитали специалисты достойные доверия.

27
dilettant125 · 22-02-2018

Во-первых, межпланетный КА будет стартовать далеко не с нулевой скоростью.
Во-вторых, речь о старте с поверхности Земли (посредхтвом ионного двигателя (ИД)) не шла и не идёт, пока это не осуществимо.
В-третьих, речь о мизерном ежесекундном приросте скорости, ИД работает в течении очень длительного времени, значит сможет обеспечить гораздо более высокую конечную скорость КА, а значит и менее длительный перелёт.

"Плюшки" вроде закончились. :-)

Стоимость? Стоимость доставки КА к планетам СС становится паритетной ("химическая ракета" VS КА с ИД) уже на дистанции Земля-Марс. Калькулятор брать в руки не предлагаю, всё посчитано до нас, иначе бы даже разговоров не затевалось.


Теперь "подводные камни", точнее наибольшие трудности.
Первое, строить межпланетный КА придётся в космосе (вполне осуществимо, опыт есть).
Второе, чем тормозить(?!) на подлёте к цели, ИД, имеющий слишком малую тягу, тут плохой вариант, точнее практически бесполезный вариант, ибо медленное торможение "убъёт" всю выгоду от использования ИД. Вот тут надо хорошо подумать.

Вкратце проблему обрисовал. :-)
Итог: технология НЕ ТУПИКОВАЯ, имеет право на жизнь, главное не стоять на месте и не заниматься переливанием из пустого в порожнее.


П.С. Исключительно моё ИМХО.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2021. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!