Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США - Разработка перспективных технологий (Часть 3)

Разработка перспективных технологий (Часть 3)

В 2000 г. Центр Джонсона при участии фирмы «MSE Technology Applications» приступил к разработке электромагнитного ракетного двигателя VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket), отличительной особенностью которого являются широкие возможности по изменению его основных параметров, в первую очередь удельного импульса, для оптимальной работы на различных участках полета.

Двигатель VASIMR, относящийся к плазменным ЭРД, состоит из трех основных элементов; ионизатора, нагревателя и электромагнитного сопла. Первый элемент, включающий в себя форсуночную головку, обеспечивает ионизацию рабочего тела, обычно водорода. Во втором блоке, представляющем собой резонансный циклический ускоритель ионов (циклотрон), происходит повышение энергии полученной плазмы. Электромагнитное сопло соответствующим образом фокусирует и ускоряет поток разогретой плазмы.

Наиболее предпочтительной областью применения двигателя VASIMR считается его использование в системах стабилизации спутников для поддержания заданных параметров рабочей орбиты, а также в составе межпланетных КА. Так, например, продолжительность полета корабля с таким ЭРД к Марсу составит всего три месяца, тогда как перелет аппаратов с традиционными ЖРД длится 8—10 мес. Время доставки грузов к планете планируется существенно сократить за счет практически постоянной работы ЭРД — первую половину пути двигатель осуществляет разгон аппарата, вторую — его торможение.

^{Межпланетный корабль с двигателем VASIMR}

Таким образом, проект VASIMR может стать составным элементом программы освоения дальнего космоса с участием человека. Непродолжительный полет в космическом пространстве позволит снизить воздействие на астронавтов неблагоприятных факторов (невесомости и радиации) до приемлемых значений.

6. Перспективные концепции исследования космоса, в том числе и с участием человека.

В 2000 г. организация HEDS («Human Exploration and Development of Space») — специализированное подразделение NASA по изучению проблем пилотируемых космических полетов — подготовила предварительный план работ в данном направлении. Проект, названный HTCI («Инициатива по созданию технологий и коммерческому освоению космоса с участием человека» — HEDS Technology/Commercialisation Initiative), включает три этапа. Первый из них заключается в создании технологий, необходимых для обеспечения пилотируемых полетов продолжительностью до 100 суток (подобные разработки должны вестись параллельно с эксплуатацией Международной космической станции). В качестве конечного результата этапа рассматривалась возможность проведения ориентировочно в 2015 г. повторной экспедиции на Луну. В ходе выполнения второго этапа длительность полетов намечается увеличить до 300—1000 суток, что позволит подготовить высадку человека на Марс после 2020 г. В последующем энтузиасты видят строительство долговременных марсианских поселений.

Усйешное воплощение подобных планов предусматривает использование высокоэффективных ядерных двигательных установок. Работы по данной тематике ведутся NASA совместно с Министерством энергетики в рамках комплексной программы Nuclear Systems Initiative («Инициатива по ядерным энергоустановкам»); в 2003—2007 гг. на ее реализацию предполагается израсходовать около 1 млрд долл. Большая часть из этих средств пойдет на проект «Prometheus» («Прометей»), направленный на создание ядерных энергетических и силовых установок.

Специалистами рассматриваются проекты ЯРД различных типов, в том числе и термоядерных. Так, например, Центр Маршалла совместно с Лос-Аламосской лабораторией изучает проблемы, связанные с разработкой газофазного ЯРД с удельным импульсом 3000 с. Если будет показана возможность создания такого двигателя, то пилотируемый полет к Марсу может стать в недалеком будущем реальностью, поскольку при его использовании продолжительность экспедиции к планете с 40—60-дневным пребыванием на ней составит 8—9 мес.

В 2003 г. Центр Маршалла приступил к выполнению программы ISPP («In-Space Propulsion Programme» — «Двигатели для транспортировки в космосе»), в которую были объединены ряд проектов (в том числе и уже упоминавшейся тематики), направленных на снижение стоимости межорбитальной транспортировки и обеспечение исследований дальнего космоса. Основными направлениями работ были признаны следующие:

— средства аэродинамического торможения;

— перспективные термохимические двигатели;

— ЭРД, работающие от солнечной энергии;

— тросовые системы транспортировки грузов;

— солнечные паруса.

На реализацию программы до 2007 г. предполагается израсходовать около 20 млн долл. После конкурсного отбора 15 промышленных, правительственных и исследовательских организаций приступили к работам по 22 технологическим проектам. Так, например, ведущая роль по первому тематическому направлению отводится корпорации Ball, проектирующей надувной баллон для торможения в атмосфере планет. Использование подобного незначительного по массе средства, компактно размещаемого на борту межпланетной станции, позволит существенно повысить ее приборную оснащенность.

^{Межпланетный аппарат с ЯРД фирмы Boeing (в центральной части баки с водородом)}

По двум контрактам общей стоимостью 2 млн долл. компания «Tethers Unlimited» разрабатывает тросовую систему MXER («Momentum-Exchange/Electrodynamic-Reboost» — «Передача энергии и электродинамический разгон»). Данный эксперимент предполагает развертывание на околоземной орбите троса длиной 100 км. При вращении этот трос, подобно праще, сможет перемещать небольшие спутники на более высокие орбиты. По сравнению с традиционными ракетными ступенями затраты на межорбитальную транспортировку таким способом должны снизиться по крайней мере на порядок.

Под руководством Центра Лэнгли фирма «Team Encounter» занимается созданием солнечного паруса, осуществляющего полет под действием давления фотонов солнечного света (такое устройство иногда называется фотонным двигателем). Реализация этого проекта началась с коммерческой инициативы. Для получения необходимых финансовых средств фирма «Team Encounter» предложила всем желающим за плату в 25—75 долл. отправить в дальний космос личные приветствия и образцы ДНК. Однако полученных от десятков тысяч лиц денег оказалось недостаточно для завершения строительства и запуска аппарата.

Тем не менее к проекту проявили интерес некоторые правительственные структуры. Сначала Национальное управление по исследованию океана и атмосферы NOAA приобрело у компании «Team Encounter» за 50 тыс. долл. всю техническую информацию о проектируемой системе, а затем выделило еще такую же сумму на изучение возможностей применения парусных конструкций на полярных орбитах для сбора метеорологических данных. Но решающее значение для предоставления контракта по программе ISPP, по-ви-димому, имело подписанное в начале 2003 г. фирмой «Team Encounter» с Центром Лэнгли соглашение о бесплатной технической экспертизе и консультировании проекта ведущими специалистами по легким крупногабаритным космическим конструкциям.

<<<Назад Страница 73 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz