NASA успешно испытало прототип ионного двигателя X3 для полетов на Марс

Специалисты НАСА испытали новый ионный двигатель X-3, разработанный исследователями из Мичиганского университета. Устройство побило несколько рекордов, в том числе достигло максимальных на данный момент мощности, тяги и рабочего тока.

X-3 относится к двигателям, работающим на эффекте Холла, который возникает при воздействии магнитного поля на движущиеся заряженные частицы, например ионы газа ксенона. Последние отклоняются от своей траектории, из-за чего возникает другой ток, перпендикулярный основному направлению. Это создает дополнительную тягу и позволяет достичь высокого значения расхода рабочего тела, то есть ионизированного газа. В этом заключается преимущество X-3 перед другими ионными двигателями.

Новый двигатель является трехканальным, то есть имеет три канала истечения плазмы. Такая технология позволила X-3 быть более компактным, чем обычные одноканальные ионные двигатели, хотя он весит около 220 килограммов. Его работу обеспечивает электрическая силовая установка XR-100, разработанная компанией Aerojet Rocketdyne.

В ходе испытаний устройство поместили в специальную вакуумную камеру. По словам руководителя проекта Алека Галлимора (Alec Gallimore), удалось достичь мощности более 100 киловатт (у других ионных двигателей на эффекте Холла этот показатель составляет 4,5 киловатта), реактивная тяга равнялась рекордным 5,4 ньютона.

Основным преимуществом ионных двигателей является высокий удельный импульс примерно 40 километров в секунду, тогда как у топливных ракет эта характеристика равна 5 километрам в секунду. В результате для достижения высоких скоростей тратится гораздо меньше топлива, чем у химических двигателей. Однако тяга обычно возникает маленькая (порядка 100 миллиньютонов), поэтому ионные космические аппараты долго разгоняются, кроме того, они пока не способны преодолеть гравитационное притяжение Земли.

В следующем году специалисты продолжат испытания Х-3. Планируется, что ионный двигатель проработает на полной мощности в течение 100 часов. Для этого будет разработана специальная магнитная экранирующая система, которая защитит стенки двигателя от нагретой плазмы.