Кардинально новые космические двигатели

[Ed_Vazhorov]

Интересно, как продвинулась за эти ближайшие годы научная мысль во всем мире по поводу принципиально новых двигателей для дальних космических перелетов (кроме солнечных парусников и менее реальных проектов).
Есть ли кардинально новые идеи, которые можно уже в ближайшее время использовать, а не дожидаться от науки методов получения "больших масс антивещества и т.п."?
(Имеется в виду не ЖРД и не ЯРД, а что то поскоростнее, до 1000 км/с)

[kis]

Не знаю как до 1000 км.с а вот выходить на орбиту с аэродрома похоже научились. Вроде и американцы и мы. Двигатели вроде как действительно здорово отличаются. По моену называются ГМД (Газо магнито динамические )
Если я ничего не путаю.

[Pavel Bahtinov]

По-моему, kis, путаете.

Может не все знают, но уже несколько лет, как запущен американский межпланетный аппарат "Deep Space-1", с ионным двигателем, питаемым от солнечных батарей. Скорость истечения, кажется, 30км/сек, тяга - несколько грамм, рабочее тело - ксенон.
Двигатель, вроде, до сих пор работоспособен.

[Ed_Vazhorov]

Спасибо, Павел. Вот уже ионные двигатели в ходу.
А как обстоят дела с ЯРД? Есть ли успешные попытки его реализации? Что еще вообще нового придумали?

Предложен и способ передачи энергии с Земли лазерным лучом. http://www.vicar.ru/cantbe/n3/laser.htm

[Pavel Bahtinov]

По поводу ЯРД. При всей традиционной засекреченности этой области, не похоже, чтобы по этой тематике велись серьезные работы. Ведь к многочисленным техническим здесь добавляются политически взрывоопасные экологические проблемы...

Есть всякие идеи по использованию солнечной энергии для начального толчка.Сначала ракето носител долетает до основной базы в космосе или на луне,там происходит его состыковка с недостающими блоками итд.Дальше за счёт солнечной энергии,которая была накоплена заранее корабль стартует.

[Ed_Vazhorov]

Про солнечные парусники лучше и не упоминать.
"Прошлый век"

АГА, точно.
К альфе Центавра летали на солнечном ветре...

...устарело...

В газете "ТРУД-7" от 13.04.2000 случилось быть статейке под заглавием "Звездный ЯРД России". Вот некоторые места из нее.

..."КБ химавтоматика" в Воронеже хотя и имеет отношение к химии, на самом деле является одним из ведущих в России и мире центров ракетного двигателестроения . ...Всего было разработано около 60 образцов, 30 из которых доведено до серийного производства. В этом ряду наособицу стоит ядерный ракетный двигатель РД-0410.

...Внешне это сравнительно небольшой металлический цилиндр диаметром около 50 сантиметров и длиной примерно метр. Внутри - 900 тонких трубок, в которых находится уран. ...Мощные насосы прокачивая через пекло уранового котла водород, который нагревается до 3000 градусов. Затем раскаленный газ, вырываясь с огромной скоростью из сопла, создает мощную тягу.

... Испытания реактора решили проводить на атомном полигоне в Семипалатинске, а первую часть конструкции - на стенде в Подмосковье. В Загорске имеется превосходная база для наземных запусков ракетных двигателей - мы изготовили около 30 образцов для стендовых испытаний. Водород сжигали в кислороде и затем газ направляли в двигатель на турбину.
Турбонасос перекачивал поток, но не в реактор, как положено по схеме, а в атмосферу. Всего было проведено 250 испытаний. В итоге получили работоспособный двигатель, отвечавший всем предъявленным требованиям. Сложнее оказалось организовать испытания ядерного реактора.

... Перед экспериментальным запуском реактор опускали в шахту. Шахта была соединена с выдолбленной на глубине 150 метров в граните и облицованной сталью сферической емкостью. В такой резервуар закачивали под большим давлением газообразный водород. После запуска реактора водород поступал снизу в урановый котел . Газ раскалялся до 3000 градусов и огненной струей вырывался из шахты наружу. Сильной радиоактивности в потоке не было , но в течении суток находиться в радиусе полутора километров от места испытаний не разрешалось. Испытания реактора проводились в 1978 - 1981 годах. Результаты экспериментов подтвердили правильность конструктивных решений. В принципе ядерный ракетный двигатель был создан.

... Однако именно в 1981 у наших конструкторов появились новые перспективные идеи. Почему бы не использовать ядерный двигатель еще и в качестве энергетической установки - вырабатывать на нем в космосе электроэнергию. В течении 15 лет воронежцы вместе с атомщиками занимались этими перспективными исследованиями , проводили испытания на семипалатинском полигоне. Государственного финансирования не было вообще и все работы велись за счет заводских ресурсов и энтузиазма.

... Конечно, если речь идет о небольшой мощности , скажем, о 10-15 киловаттах, то проще иметь солнечные батареи. Но когда в космосе требуется 50 киловатт и больше, то без ядерной установки которая, кстати служит 10-15 лет на орбитальной станции и межпланетном корабле не обойтись.

... Если говорить о двигателе РД-0410, то масса его вместе с радиационной защитой и рамой крепления - две тонны. А тяга - 3,6 тонны. На Семипалатинском полигоне осталось немало ценного заводского оборудования, которое вернуть в Россию пока не удалось. Там же в шахте находится и один из испытательных атомных реакторов. В собранном виде двигатель стоит сейчас в заводском музее.
- - - - - - -
Об удельном импульсе в статье не упомянуто, но он численно равен технической скорости истечения газов - в данном случае средней скорости молекул (не атомов) водорода при температуре 3000 К. При желании легко посчитать.
Обычно считается что ЯРД с твердофазной активной зоной может дать на водороде 10 000 м/с удельного импульса, а ЯРД с газофазной активной зоной - до 25 000 м/с на водороде.
Чтобы затормозить до нулевой скорости описанным выше двигателем пыльно-ледяной астероид размером 100 х 100 х 100 метров массой 2 000 000 тонн движущийся по орбите Юпитера (из числа Троянцев) надо сжечь 1 454 000 тонн водорода . Двигатель должен непрерывно отработать 4677 суток.

Кстати, если взять астероид побольше, сделать ядерными взрывами две несообщающиеся полости, подвергать лед электролизу, закачивая в одну полость кислород, в другую водород, и по ходу сих мероприятий перегнать астероид на орбиту Марса, то можно наладить производство околомарсианских кислородно-водородных заправочных станций по цене три миллиарда за штучку. Какое милое дело: подлетаешь к Марсу, тормозишься, с пустыми баками причаливаешь к заправке, заливаешься, оставляешь на стоянке свой маршевый ЯРД - и-и-и вжик на поверхность, сделал свои дела, и обратно на заправку, тут тебя поджидает заправленный водородом маршевый двигатель, подцепляешь его, заправляешь кислородно-водородный двигатель, стартуешь с орбиты Марса на химии, тормозишься у Земли на ЯРД, главное, проблем с хранением жидкого водорода почти никаких. Причем возвращение на орбиту Земли в той же конфигурации что и старт с нее за вычетом топлива, то есть обеспечивается 100%-я многоразовость.

Идея с марсианской заправочной станцией вряд ли запатентована, так что дарю всем желающим, можете патентовать, мне недосуг. Разумеется, по отдельности все элементы давно патентованы и полости для хранения газов в астероидах, и транспортировка их посредством ЯРД, но вот использование для того и другого единой энергетической установки - это вряд ли.

P.S. Видимо духи древних воинов до сей поры стоят на страже достоинства своего божества: когда собрался сбросить вышеизложенное в буфер, диск пять минут прикидывался что не может найти место- такое первый раз за пять лет, пришлось перезагружаться.
Приношу древним воинам свои извинения за возможную неучтивость к имени их бога.