NASA завершило 5-летнее тестирование ионных двигателей NEXT

NASA завершило самые длительные в истории непрерывные наземные испытания космических двигателей.

Тесты ионных двигателей NEXT (NASA's Evolutionary Xenon Thruster) непрерывно длились целых пять лет и показали, что эти двигатели являются очень надежными, а также то, что для ускорения космического аппарата они затрачивают в 10 раз меньше топлива.

Смонтированный в вакуумной камере тестовый двигатель был подключен к источнику электроэнергии и емкости с ксеноном, откуда атомы ксенона поступали в рабочую камеру двигателя вместе с пучком электронов, которые впоследствии вызывали ионизацию атомов инертного газа.

Результатом столкновения атомов ксенона с электронами являются два электрона и тяжелый положительный ион, который подхватывался электрическим полем, создававшим поток ионов ксенона, ускоренных до 40 километров в секунду, и выбрасывавшим их наружу через сетчатый электрод. Электроны выбрасывались через отдельное сопло – этим обусловлено голубое свечение созданной плазмы при включении двигателя.

По результатам проведенных тестов было установлено, что тяга соответствует расчетной – всего 236 миллиньютонов (на Земле хватило для того, чтобы удержать в воздухе вес около 24 грамм), однако, по словам разработчиков, за все время своей работы такой двигатель придал бы аппарату импульс, который возможно получить только при помощи ракетного двигателя. Для сравнения: ракетный двигатель сжег бы при этом свыше 10 тонн топлива, а ксенона потребовалось всего 800 килограмм. Кроме того, электрическая мощность установки составляет 7 киловатт и допускает питание от солнечных батарей площадью в несколько десятков квадратных метров.

По словам специалистов, основным преимуществом таких ионных двигателей является их экономичность. Основным же достижением в ходе пятилетних тестов стало подтверждение того, что экспериментальный двигатель в разы превосходит все прошлые образцы. В частности, он совершеннее двигателей NSTAR (установлены на АМС Deep Space) как по абсолютной величине тяги, так и по КПД (70% против 61%).

Сейчас в NASA изучают возможности установки двигателя NEXT на АМС к Титану или Энцеладу. По предварительным расчетам, применение этого ионного ускорителя позволит сэкономить до нескольких тонн топлива, что, в свою очередь, позволит увеличить массу научной аппаратуры.