Во всём мире растёт интерес к полётам далеко за орбиту Луны. Проблема в том, что современным химическим ракетным двигателям для таких полётов требуется очень много топлива. Это сильно снижает объём полезной нагрузки. Обойти проблему можно с помощью электроракетных двигателей, которые давно разработаны и даже используются. Другое дело, что в этой области можно открыть много нового, если задаться такой целью, на что решились самарские учёные.
Соответствующий проект учёных Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П.Королёва стал одним из победителей конкурса Российского научного фонда (РНФ) и получил финансовую поддержку в виде гранта сроком на два года. В рамках проекта будут разработаны проектные модели космических аппаратов на электроракетных двигателях малой тяги, которые будут предназначены для исследовательских миссий к астероидам, кометам, Луне, Марсу и другим телам Солнечной системы.
Главной научной составляющей проектных работ станет разработка программного комплекса для определения оптимального управления полётами таких аппаратов в гравитационных полях сложной конфигурации. Электроракетные двигатели могут непрерывно работать годами, используя скромные запасы энергии, но их тяга недостаточна для набора больших скоростей и для значительных манёвров. Поэтому космические аппараты с электроракетными двигателями будут нуждаться в сложных гравитационных манёврах.
«Конкретной научной проблемой, которая будет решаться в рамках работы над проектом, является определение оптимальных устойчивых схем маневрирования космических аппаратов вблизи объектов с гравитационными полями сложной конфигурации. Посадку на поверхность пока не планировали считать, но может, рассчитаем и её», — рассказала руководитель проекта, заведующая кафедрой динамики полёта и систем управления Самарского университета, профессор Ольга Старинова.
Специалисты института планируют разработать проектные модели автоматических исследовательских космических аппаратов массой до одной тонны. Учёные определят наилучшие типы и характеристики двигателей, рассчитают запасы топлива и возможную полезную нагрузку. О проектировании пилотируемых аппаратов речь пока не идёт.
Новым поколением электроракетных двигателей интересуются не только в России. Эту тему развивают в Китае, США, Японии, ЕС и в ряде других стран. Принцип работы ЭРД основан на преобразовании электрической энергии в направленную кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. К электроракетным, например, относятся плазменные и ионные двигатели.
