К звёздам на электротяге

Межпланетные перелёты — уже не фантастика, но инженерная задача с простым ограничением: топлива не хватает. Чтобы разогнать космический аппарат, нужно много энергии. Но чем больше топливных баков мы берём с собой, тем тяжелее становится сама ракета. Это замкнутый круг: энергия уходит не на полёт, а на разгон топлива, которое нужно нести ради... топлива.

Ионные двигатели пытаются обойти эту ловушку. Они не дают сильного рывка, как классические двигатели на жидком ракетном топливе (ЖРД), но работают экономно и долго. Это уже не импульс — это движение по инерции, но с постоянным подталкиванием. Такой подход позволяет медленно, но верно набирать скорость в межпланетном пространстве.

Что такое ионный двигатель

В ионных (электрореактивных) двигателях всё происходит иначе. Вместо сгорания топлива и выброса продуктов в сопло, как в обычной ракете, здесь разгоняют ионы инертного газа (чаще всего ксенона) с помощью электромагнитных полей. Энергия поступает от солнечных панелей или ядерных источников.

Тяга таких двигателей — очень мала: десятки или сотни миллиньютонов (примерно как вес скрепки или визитки), зато удельный импульс в разы выше, чем у ЖРД. Это значит, что при том же запасе массы можно лететь гораздо дальше. Работает двигатель месяцами, постепенно наращивая скорость аппарата.

Где уже применяются

– корректировка орбит спутников связи и навигации
– научные зонды, направляемые к астероидам и планетам
– вспомогательные тяговые установки на межпланетных станциях и орбитальных модулях Луны и Марса


Кто делает ионные двигатели в России

Ионные и плазменные двигатели в России — это уже не концепция, а реальное производство. Вот ключевые разработчики:

– АО «МКБ «Факел» им. П. Д. Грушина (Калининград) — ведущий производитель холловских двигателей, включая модели SPT-100, SPT-140 и более мощные версии. Их установки стоят на многих спутниках.
– НИИТП им. А. Г. Иосифьяна (Московская обл.) — центр исследований в области СВЧ-плазменных ускорителей и ионизационных камер.
– НПО «Искра» (Томск) — делает компактные источники тяги для малых космических аппаратов.
– ФГУП «Микрокосмос-РФ» и РКЦ «Прогресс» (Нижний Новгород) — отвечают за интеграцию российских ионных двигателей в малые спутники и группировки.

А где предел

Ионные двигатели — это шаг вперёд в задачах дальнего космоса. Но и они не без ограничений:
– Невозможно стартовать с Земли — тяга слишком мала, нужен «толчок» от ракеты.
– Разгон долгий, скорость растёт медленно, зато постоянно.
– Сложные системы управления и требования к надёжности источников энергии.

Тем не менее, электрореактивная тяга — один из самых перспективных вариантов для длительных миссий за пределы орбиты Земли. Возможно, именно такие двигатели однажды выведут нас к Марсу, поясу астероидов и дальше. Пусть медленно, но точно.