Цвет сверхдержавы - красный. Восхождение. часть 3 (СИ) - Симонов Сергей - Страница 77

   Архип Михалыч Люлька сейчас дорабатывает турбогенератор, по его готовности приступаем к совместным испытаниям системы. О двигателях пусть лучше их конструкторы расскажут.

   Академик Келдыш кивнул Михаилу Васильевичу Хруничеву, и председатель ГКНТ тут же перехватил нить разговора:

   – Сразу после прошлогоднего совещания решением ГКНТ была образована группа разработчиков, занявшихся проблематикой ионных и плазменных двигателей, под общим руководством Льва Андреевича Арцимовича. Финансирование работ пока велось из фондов ГКНТ, сейчас, я считаю, пора принимать принципиальное решение о продолжении работ уже по постановлению ЦК и Совета министров. Лев Андреич, вам слово.

   Доклад продолжил один из новоприбывших, академик Арцимович:

   – До образования объединённой рабочей группы эту работу вёл в ЦАГИ Георгий Львович Гродзовский. (Гирш Лейбович Гродзовский в период 1947-1953 гг вынужденно указывал в публикациях «русифицированные» данные, см. http://search.rsl.ru/ru/record/01006923437). В течение 1959 года он проводил испытательные запуски разрабатываемого им ионного двигателя малой тяги на переделанных противоракетах В-1000 конструкции Петра Дмитриевича Грушина. С 1953 года Алексей Иванович Морозов занимался теоретическим обоснованием и предварительными экспериментами по созданию плазменного двигателя, а Александр Михайлович Андрианов предложил довольно простой по конструкции плазменно-эрозионный двигатель. Все предложенные конструкции объединяла одна особенность – разгон ионизированного рабочего тела электромагнитным полем.

   (источник – http://рустрана.рф/article.php?nid=345751)

   Поэтому на общем совещании в Институте атомной энергии 2 июля 1959 года было решено объединить усилия всех разработчиков, обеспечить обмен идеями, научной информацией, совместное обсуждение результатов экспериментов. (АИ)

   Для создания рабочей системы я предложил следующие характеристики двигателя: тяга около 10 килограмм-сил, скорость истечения 100 километров в секунду при электрической мощности 10 мегаватт. Сотрудники ИАЭ предложили несколько проектов.

   К разработке были приняты плазменный импульсный эрозионный двигатель товарища Андрианова, магнитно-плазменный двигатель с электромагнитным аналогом сопла Лаваля конструкции Алексея Ивановича Морозова и двигатель на основе однощелевого источника ионов, практически такого же, какой применялся для электромагнитного разделения изотопов, его предложил Павел Матвеевич Морозов, однофамилец Алексея Ивановича.

   Используя наработанные производственные связи товарища Гродзовского с ОКБ-2, наладили изготовление экспериментальных образцов двигателей. Для их испытания на базе изделия В-1000 была в кратчайшие сроки разработана геофизическая ракета 1Я2ТА.

   Работа пошла достаточно быстро, сейчас под руководством товарища Андрианова на геофизических ракетах испытывается плазменно-эрозионный двигатель, и одновременно в ОКБ-301 товарища Лавочкина проектируется тяжёлая АМС с ядерным реактором конструкции товарища Бондарюка, для полёта к Марсу.

   – Эк вы лихо завернули, Лев Андреич! – улыбнулся Хрущёв. – Не торопитесь, расскажите поподробнее, что это за зверь такой, ионный двигатель, и почему им вдруг атомщики занимаются?

   – Исследования плазмы с самого начала велись у нас в ИАЭ. А ионный двигатель – это, прежде всего, плазма, – пояснил Арцимович. – Александр Михалыч, вам слово.

   Александр Михайлович Андрианов, несколько волнуясь, вышел к стойке и повесил на неё плакат, где гуашью в цвете были изображены внешний вид, разрез и схема двигателя.

   – Это импульсный плазменный ускоритель, который может быть использован как в качестве эрозионного импульсного плазменного двигателя, для решения задач, требующих малых суммарных импульсов тяги, так и в качестве импульсного плазменного инжектора, например, для активных воздействий на ионосферу. Ускоритель содержит разрядный канал с коаксиальными электродами и расположенное между ними твердое диэлектрическое рабочее вещество, например, фторопласт.

   В ходе испытаний для питания двигателя использовалась конденсаторная батарея ёмкостью 100 микроФарад, рабочее напряжение составляло около 1 киловольт. При испытаниях получаемые плазменные сгустки имели температуру около 30 000 Кельвинов и истекали со скоростью до 16 километров в секунду.

   (реальные параметры двигателей ориентации, испытывавшихся в 1964 г на АМС «Зонд-2»)

   – Это что же, у вас двигатель на фоторопласте работает? – удивился Никита Сергеевич.

   – Да, электрический разряд испаряет фторопласт, в результате образуются ионы, которые собираются в плазменные сгустки и разгоняются электромагнитным полем до очень высокой скорости. Отбрасываемая масса невелика, зато импульс такого двигателя очень большой, – ответил Андрианов.

   – Следует понимать, что это экспериментальный прототип, – вставил Арцимович. – Проект, на который мы возлагаем основные надежды – плазменный двигатель, разрабатываемый по проекту Алексея Ивановича Морозова. Он будет использовать ксенон в качестве рабочего тела. Алексей Иванович, расскажите, как у вас идут дела.

   (Двигатель Морозова по принципу напоминал не так давно разрекламированный VASIMR см. http://extremal-mechanics.org/archives/390 http://galspace.spb.ru/orbita/ximdv.htm http://рустрана.рф/article.php?nid=345751)

   – Сам по себе стационарный плазменный двигатель устроен довольно просто, – Морозов сменил Андрианова и повесил на стойку свой плакат. – Хотя его теория весьма сложна.

   (устройство двигателя СПД см http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/popul-meh/2005/12/potomki.pdf)

   – СПД – это кольцевой электромагнит, в зазор которого помещена камера из керамики. В торце камеры расположен анод. Снаружи, возле среза канала двигателя, два катода-нейтрализатора – рабочий и резервный. Рабочее вещество – ксенон – подается в камеру и вблизи анода ионизуется. Ионы ускоряются в электрическом поле и истекают из двигателя, создавая реактивную тягу. Их объемный заряд нейтрализуется электронами, подаваемыми с катода-нейтрализатора. Если этого не сделать, спутник будет приобретать отрицательный электрический заряд.

   Сейчас наш двигатель пока существует в виде лабораторного образца с водяным охлаждением. Отработка идёт полным ходом, но проблем там хватает. В ближайшие 2-3 года он вряд ли будет готов к полёту.

   (В реальной истории разработка СПД началась в 1962 году, первый полёт – в 1970-м, двигатель был подготовлен к полёту по ТЗ академика Иосифьяна в течение 5 месяцев, включая систему питания ксеноном, пригодную для установки на спутнике, но до этого было 7 лет лабораторной проработки. С 1980 г МКБ «Факел» серийно выпускает двигатели следующего поколения СПД-70, для установки на спутниках)

   – Основная проблема этих двигателей – малая тяга и большая потребная электрическая мощность, – добавил Арцимович. – Есть ещё один перспективный вариант, основанный на эффекте поверхностной ионизации цезия при испарении с поверхности вольфрамового катода. Сталь Яковлевич Лебедев предложил трёхэлектродную схему с пористыми вольфрамовыми решётками, к 1965-му году мы рассчитываем получить работоспособный образец.

   (Описание устройства двигателя см. в статье доктора физико-математических наук Ю. Стависского http://rufact.org/blog/2011/jul/4/radiotehnicheskaya-razvedka-2/)

   – Пока всё упирается в создание источника электрической энергии достаточной мощности. Именно поэтому мы возлагаем особые надежды на реактор товарища Бондарюка и турбогенератор, который делает товарищ Люлька. Надо сказать, что Мстислав Всеволодович нас недавно сильно удивил.

   – То есть? – спросил Хрущёв.

   – Дело в том, что двигатель СПД несколько не укладывается в теорию, – пояснил Арцимович. – Он показывает наибольшую тягу при конфигурации электромагнитных полей, явно неоптимальной для этого. При этом расходимость плазменного пучка получается около 45 градусов, а КПД не более 50 процентов. Мы сейчас пытаемся понять, почему так происходит, это необходимо для расчёта параметров двигателя.