Oamenii de știință de la Rosatom dezvoltă un prototip de motor de rachetă cu plasmă pentru misiuni în spațiul
Scris: 22 Feb 2025, 20:53
Oamenii de știință de la Rosatom spun că au dezvoltat un prototip de laborator al unui motor electric de rachetă cu plasmă bazat pe un accelerator magnetic cu plasmă, care prezintă performanțe îmbunătățite de tracțiune (cel puțin 6 Newtoni) și un impuls specific (cel puțin 100 de kilometri pe secundă).
Proiectul face parte dintr-un program cuprinzător care vizează promovarea științei, ingineriei și tehnologiei nucleare în Rusia, care în 2025 a apărut ca parte a noii inițiative naționale de conducere tehnologică „Noile tehnologii nucleare și energetice”.
Puterea medie a unui astfel de motor care funcționează în modul pulsat-periodic poate ajunge la 300 de kilowați. Aceste motoare permit navelor spațiale să accelereze în spațiu până la viteze care depășesc capacitatea motoarelor chimice și fac consumul de combustibil mai eficient prin reducerea nevoii de combustibil de zece ori, a spus Rosatom.
Ca o comparație, SpaceX a declarat că își propune ca călătoriile pe Marte să dureze între 2 și 4 luni într-un sens (60 până la 120 de zile). Navele spațiale actuale care utilizează propulsie chimică convențională, cum ar fi roverul Perseverance de la NASA, durează aproximativ 7 luni (210 zile) pentru a ajunge pe Marte, în funcție de alinierea și traiectoria planetei.
SpaceX intenționează să folosească motoare Raptor avansate cu metan-oxigen în Starship, realimentare orbitală și traiectorii optimizate de mare forță pentru a scurta călătoria. Elon Musk a sugerat, de asemenea, că, cu îmbunătățiri suplimentare, călătoria ar putea fi în cele din urmă de o lună, deși intervalul de 2 până la 4 luni este ținta cel mai constant citată pentru misiunile pe termen scurt.
O instalație experimentală la scară largă este în curs de construire la amplasamentul Rosatom din Troitsk pentru a testa prototipul motorului rachetei cu plasmă și alte tehnologii similare. Diametrul echipamentului principal al instalației, camera cu vid, este de 4 metri, iar lungimea acestuia este de 14 metri. Camera este planificată să fie echipată cu sisteme unice pentru pomparea cu vid de înaltă eficiență și îndepărtarea căldurii. Aceste sisteme fac posibilă crearea unor condiții asemănătoare spațiului.
Un motor de rachetă electrică cu plasmă bazat pe un accelerator de plasmă magnetică (MPA) utilizează câmpuri magnetice și electrice pentru a accelera gazul propulsor ionizat cu plasmă (cum ar fi xenonul, argonul sau hidrogenul) compus din particule încărcate, cum ar fi ioni și electroni, pentru a genera impuls.
MPA folosește o combinație de câmpuri magnetice și electrice pentru a manipula și accelera plasma. Generat de bobine sau magneți permanenți, câmpul magnetic limitează și direcționează plasma. Aplicat peste electrozi sau indus de sistem, câmpul electric accelerează particulele încărcate. În unele modele, acest lucru se realizează prin intermediul forței Lorentz, unde interacțiunea curentului electric și a câmpului magnetic conduce plasma.
Variante ale acestor motoare, cum ar fi Magnetoplasmadynamic (MPD) au fost testate în laboratoare și prototipuri (de exemplu, propulsorul X3 al NASA, un concept înrudit). VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket), dezvoltat de Ad Astra Rocket este un alt exemplu, folosind încălzirea RF și limitarea magnetică pentru a obține o forță și eficiență variabile.
Proiectul face parte dintr-un program cuprinzător care vizează promovarea științei, ingineriei și tehnologiei nucleare în Rusia, care în 2025 a apărut ca parte a noii inițiative naționale de conducere tehnologică „Noile tehnologii nucleare și energetice”.
Puterea medie a unui astfel de motor care funcționează în modul pulsat-periodic poate ajunge la 300 de kilowați. Aceste motoare permit navelor spațiale să accelereze în spațiu până la viteze care depășesc capacitatea motoarelor chimice și fac consumul de combustibil mai eficient prin reducerea nevoii de combustibil de zece ori, a spus Rosatom.
În prezent, o călătorie într-un singur sens spre Marte la bordul unei nave spațiale cu motoare convenționale poate dura aproape un an, ceea ce prezintă un risc semnificativ pentru astronauți, având în vedere expunerea la radiații cosmice. Cu toate acestea, motoarele cu plasmă ar putea reduce durata zborurilor la doar 30 până la 60 de zile, făcând posibile misiuni de întoarcere pe Marte. Crearea unui prototip este o etapă crucială a proiectului, deoarece arată dacă motorul este potrivit pentru viitoarele remorchere nucleare din spațiu și dacă este posibil să se reducă costul producției acestora.
—Alexey Voronov, prim-director general adjunct pentru știință la Institutul de Cercetare al lui Rosatom din Troitsk
Ca o comparație, SpaceX a declarat că își propune ca călătoriile pe Marte să dureze între 2 și 4 luni într-un sens (60 până la 120 de zile). Navele spațiale actuale care utilizează propulsie chimică convențională, cum ar fi roverul Perseverance de la NASA, durează aproximativ 7 luni (210 zile) pentru a ajunge pe Marte, în funcție de alinierea și traiectoria planetei.
SpaceX intenționează să folosească motoare Raptor avansate cu metan-oxigen în Starship, realimentare orbitală și traiectorii optimizate de mare forță pentru a scurta călătoria. Elon Musk a sugerat, de asemenea, că, cu îmbunătățiri suplimentare, călătoria ar putea fi în cele din urmă de o lună, deși intervalul de 2 până la 4 luni este ținta cel mai constant citată pentru misiunile pe termen scurt.
O instalație experimentală la scară largă este în curs de construire la amplasamentul Rosatom din Troitsk pentru a testa prototipul motorului rachetei cu plasmă și alte tehnologii similare. Diametrul echipamentului principal al instalației, camera cu vid, este de 4 metri, iar lungimea acestuia este de 14 metri. Camera este planificată să fie echipată cu sisteme unice pentru pomparea cu vid de înaltă eficiență și îndepărtarea căldurii. Aceste sisteme fac posibilă crearea unor condiții asemănătoare spațiului.
Un motor de rachetă electrică cu plasmă bazat pe un accelerator de plasmă magnetică (MPA) utilizează câmpuri magnetice și electrice pentru a accelera gazul propulsor ionizat cu plasmă (cum ar fi xenonul, argonul sau hidrogenul) compus din particule încărcate, cum ar fi ioni și electroni, pentru a genera impuls.
MPA folosește o combinație de câmpuri magnetice și electrice pentru a manipula și accelera plasma. Generat de bobine sau magneți permanenți, câmpul magnetic limitează și direcționează plasma. Aplicat peste electrozi sau indus de sistem, câmpul electric accelerează particulele încărcate. În unele modele, acest lucru se realizează prin intermediul forței Lorentz, unde interacțiunea curentului electric și a câmpului magnetic conduce plasma.
Variante ale acestor motoare, cum ar fi Magnetoplasmadynamic (MPD) au fost testate în laboratoare și prototipuri (de exemplu, propulsorul X3 al NASA, un concept înrudit). VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket), dezvoltat de Ad Astra Rocket este un alt exemplu, folosind încălzirea RF și limitarea magnetică pentru a obține o forță și eficiență variabile.