Инженеры Лаборатории реактивного движения в Калифорнии впервые в США провели успешные испытания электромагнитного двигателя нового класса, работающего на парах лития. Установка достигла мощности 120 киловатт, что более чем в 25 раз превышает мощность электрических двигателей на действующих космических аппаратах NASA (например, на зонде Psyche).
Это литиевый магнитоплазмодинамический (MPD) двигатель — технология известна с 1960-х, но в реальных миссиях никогда не применялась. Испытания прошли в вакуумной установке CoMeT, способной работать с металлопаровой плазмой. В перспективе система должна масштабироваться до 0,5–1 МВт на двигатель, а для пилотируемого полета на Марс потребуется 2–4 МВт суммарной мощности.
В отличие от традиционных ионных двигателей (ксенон), где плазма создается путем ионизации инертного газа, литиевый MPD-двигатель использует металлический литий, который нагревается до пара. Высокие электрические токи взаимодействуют с магнитным полем, разгоняя плазму до огромных скоростей. Всего выполнено пять включений. Двигатель продемонстрировал стабильную работу в целевом диапазоне мощностей.
Химические ракеты дают огромную тягу, но очень неэкономичны. Электрические двигатели обеспечивают малую, но непрерывную тягу, разгоняя аппарат месяцами до колоссальных скоростей.
Преимущества:
- Эффективность — до 90% меньше расхода топлива по сравнению с химическими ракетами;
- Скорость — пилотируемый корабль с ядерным реактором и MPD-двигателями может долететь до Марса за 2–3 месяца вместо 6–9 (на ксеноне).
Для пилотируемого полета нужна ядерная энергоустановка мощностью несколько мегаватт. NASA планирует комбинацию: реактор + массив MPD-двигателей, работающих непрерывно более 23 000 часов (около 2,6 года).
Текущее испытание — первый шаг. Команда проекта намерена в ближайшие годы поднять мощность до 500 кВт, а затем до 1 МВт на один двигатель. Для миссии с экипажем на Марс потребуется два-четыре таких двигателя или один более мощный.
Современные электрические двигатели NASA (например, на миссии Psyche к металлическому астероиду) имеют мощность около 4,5 кВт. Они используют солнечные батареи и ионный двигатель на ксеноне. Для дальних планет (Юпитер и далее) солнечной энергии недостаточно, нужны ядерные источники. Литиевый MPD-двигатель — один из достойных кандидатов на роль основного двигателя для кораблей с ядерными реакторами.
Литий имеет преимущества перед ксеноном: он легче, легче ионизируется и дает более эффективное ускорение. Недостаток — высокая температура и коррозионная активность, но вакуумная установка CoMeT специально спроектирована для работы с металлами.
Технология впервые в стране достигла такой высокой мощности электрической тяги и стабильно работала в целевом диапазоне. Это реальный шаг к пилотируемой экспедиции, — подчеркнул директор NASA.
Следующий этап — испытания прототипа мощностью 500 кВт и интеграция с моделируемой ядерной энергоустановкой. Если технология подтвердит надежность и ресурс, к 2030-му году NASA сможет отправить к Марсу первый электрический экспресс.
Читайте также нашу статью о том, как ученые выявили два вида грибков, способных пережить путешествие с Земли на Марс.
