Хабрахабр

Изготовление плазменных двигателей в России

В то же время плазменные двигатели уже полвека успешно используются в настоящей космонавтике, и российские разработчики являются одними из мировых лидеров. Гигантские звездолеты с призрачно светящимися двигателями стали одним из постоянных атрибутов космической фантастики. Мне удалось посетить калининградское предприятие «ОКБ Факел» и увидеть, как создаются стационарные плазменные двигатели.

Стационарный плазменный двигатель (СПД) — это одна из разновидностей электроракетного двигателя, где электрическая энергия используется для ионизации газа и придания полученной плазме высокой скорости истечения из «сопла».

горючего и окислителя, необходимого для химической реакции с выделением тепла. У такого двигателя нет топлива в привычном понимании, т.е. Плазменные двигатели обеспечивают очень высокую скорость выбрасываемой струи газа, например, для ксенона это около 30 км/с. СПД подходит практически любой газ, но лучше использовать химически неактивные и с высокой атомной массой, вроде аргона или ксенона. Преимуществом химических двигателей является способность выбрасывать сразу много газа, что дает большую тягу. Для сравнения, скорость выброса газа у одного из самых эффективных химических ракетных двигателей — кислород-водородного — около 3 км/с. Плазменные двигатели применяются только в космосе: оснащенные ими космические аппараты имеют относительно малый запас рабочего тела и большой размах солнечных батарей. СПД же требует мощного источника электрической энергии, и даже с ним способен выбрасывать лишь незначительную массу газа за момент времени, то есть имеет очень малую тягу и требует много времени на разгон и торможение.

В 1972 году в системе ориентации советского спутника «Метеор» использовались два электроракетных двигателя: ионный и стационарный плазменный. О возможностях использования электроракетных двигателей задумывались еще в начале XX века, но к первым испытаниям в космосе перешли только в 60-е годы. В создании экспериментальных образцов принимали участие специалисты «ОКБ Факел», и с того времени предприятие стало специализироваться на производстве двигателей такого типа, развивать и совершенствовать технологию. СПД показал себя лучше, и советские специалисты сконцентрировались на этой разновидности.

В начале XXI века калининградский СПД-100 прошел успешные испытания на лунном спутнике Европейского космического агентства Smart-1.

Ранее на спутниках-ретрансляторах использовались химические двигатели на токсичном гидразине. После успешного полета к Луне европейские производители коммерческих геостационарных спутников стали закупать российские двигатели и создавать новые поколения спутников. «полностью электрических спутников», на которых уже не было химической тяги. Применение российских СПД открыло возможность создания т.н.

Калининградские СПД имеют довольно небольшой размер, но цикл их производства всё же требует немалых производственных площадей.

Однако на предприятии строжайшие нормы безопасности. Разработчики «ОКБ Факел» активно сотрудничают с европейскими производителями и даже помогали французам сделать свой двигатель. Фотосъемка на экскурсии была запрещена сотрудниками службы безопасности, а кадры использованные в репортаже, сняли позже сотрудники пресс-службы по моей просьбе.

На «ОКБ Факел» наглядно видна преемственность поколений.
Молодые работают рядом с опытными специалистами.

Кульманы давно заменены на САПР «Компас-3D» для разработки трехмерных моделей и выпуска конструкторской документации.

Цех механической обработки открывается современными станками ЧПУ.

И я понимаю, что пришло время выбросить свое удостоверение токаря второго разряда. — В некоторых случаях у нас токари пишут программы сами, — говорит генеральный конструктор предприятия Евгений Космодемьянский.

Однако в глубине зала в работа идет на универсальных станках, где роль ручного труда сохраняет значение, и мои надежды на космическую карьеру возрождаются.

Для проверки СПД требуется смоделировать условия космоса, прежде всего вакуум. Необходимый этап создания космического двигателя — испытание.

Они пригодны для испытания всей линейки двигателей, которые производят на «ОКБ Факел». Вакуумные камеры кажутся огромными для таких небольших двигателей.

Сейчас создается сравнимый по мощности СПД-230. В советские времена здесь разрабатывали самый мощный двигатель в своем классе — СПД-290.

Своими глазами работу плазменного двигателя увидеть, к сожалению, не удалось, но фото нам предоставили.

Недавно «Роскосмос» показал классное видео с бортовых камер спутника Egyptsat-A, созданного в «РКК Энергия».

На этих кадрах, пожалуй, впервые миру показана работа плазменных двигателей СПД-70 в космосе.

Space System/Loral, Airbus — это одни из самых крупных производителей коммерческих спутников связи в мире, и они берут калининградские СПД. Возможно, моя фраза про мировое лидерство «ОКБ Факел» может показаться излишне пафосной, но практика показывает правоту этих слов. А совсем недавно заключен вероятно самый большой контракт в истории мирового спутникостроения — на несколько сотен модернизированных двигателей СПД-50М.

Позже информация попала в СМИ и теперь мы знаем, что это OneWeb. Когда проходила моя экскурсия сотрудники предприятия не признавались кто заказчик ссылаясь на соглашение о неразглашении. И на каждом спутнике будет российский плазменный двигатель. Проект низкоорбитального спутникового интернета предполагает запуск почти тысячи космических аппаратов в течение трех-четырех лет.

Специалистов на работу набирают даже из других городов. Новый заказ требует перестройки всего производства, ведь надо создавать практически по двигателю в день. Такой нагрузки не было никогда, поэтому под проект OneWeb провели модернизацию с новыми станками ЧПУ и оборудовали новую современное чистое помещение для сборки.

За каждым столом собирается по двигателю.

Готовые изделия запираются в специальном шкафу, где поддерживается определенный режим температуры и влажности.

Обычно под сборкой космических двигателей понимается что-то более масштабное. Работа почти ювелирная и неподготовленным взглядом воспринимается непривычно.

Зато в результате получаются вот такие красавцы.

Здесь первым делом показывают историческую гордость, «лунный камин» — макет радиоизотопного теплогенератора, который был установлен на советских «Луноход-1» и «Луноход-2» и согревал электронику в холодные лунные ночи. Финальный этап экскурсии — музей предприятия.

Разумеется, музейный образец не начинен полонием и не радиоактивен.

Они требуют химического топлива, но его разложение до газообразных компонентов происходит при помощи металлического катализатора, размещенного внутри двигателя. Еще одно направление производимых «ОКБ Факел» двигателей для космических аппаратов — термокаталитические. Для повышения интенсивности реакции катализатор нагревается подобно спирали электроплитки.

Обычно такие двигатели используются для ориентирования космических аппаратов и располагаются в блоках по несколько штук. Термокаталитические двигатели имеют меньшую эффективность чем плазменные или даже химические двухкомпонентные, зато они позволяют создать более простую топливную систему.

Тысячи часов работы приводят к деградации поверхность двигателя под воздействием плазмы. Особый интерес вызывает один музейный образец — стационарный плазменный двигатель, прошедший длительные испытания в вакуумной камере.

Сейчас СПД обеспечивают гарантированную работу в течение нескольких тысяч часов. Такие испытания позволяют повышать ресурс двигателей. И, по словам представителей «ОКБ Факел», этот ресурс многократно подтвержден заказчиками, и новые заказы лучше всего говорят о качестве.

Хотелось бы приурочить эту публикацию к Дню космонавтики, чтобы не на словах, а на примере «ОКБ Факел» показать, что у нас есть космос, надо просто уметь его готовить.

Выражаю признательность пресс-службе и сотрудникам «ОКБ Факел» и компании «Аскон» за большую помощь в подготовке материала.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть