Миссия BepiColombo на Меркурий собирается запустить самые мощные ионные двигатели в космосе

Ночной режим:

Некоторые космические аппараты использовали ионные двигатели, чтобы добраться до места назначения, но ни у одного из них они не были такими мощными, как двигатели на BepiColombo. BepiColombo — это совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). Эта миссия была запущена 20 октября 2018 года и прошли уже недели полета. В воскресенье, 2 декабря, BepiColombo впервые включил мощные ионные двигатели.

«Мы верим в двигатели, и они нас не подводят», –Гюнтер Хасингер, директор по науке ESA.

BepiColombo состоит из трёх модулей. Это два орбитальных аппарата, Mercury Planet Orbiter (MPO), созданный ESA, и Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), созданный JAXA. Третий модуль — это Mercury Transfer Module (MTM), созданный ESA. MTM является движущей частью всей миссии и содержит четыре ионных двигателя.

Когда в воскресенье BepiColombo включил свои двигатели, этому предшествовало более недели испытаний. Каждый из двигателей запускался индивидуально, контролировался и тщательно проверялся. Впервые такие ионные двигатели были запущены в космосе.

«Технология электрических двигателей очень нова и чрезвычайно деликатна», – Эльза Монтаньон, руководитель по эксплуатации космических аппаратов BepiColombo.

«Это означает, что после запуска надо было тщательно проверить четыре двигателя BepiColombo, медленно включая каждый из них и тщательного контролируя их работу и воздействие на космический аппарат».

Один из ионных двигателей QinetiQ T6 проходит испытания у производителя. T6 — это инновационный двигатель, разработанный специально для миссии BepiColombo. (Credit: QinetiQ)

Испытания ионных двигателей были приурочены точно к окну связи в миссии космического корабля. В этом окне BepiColombo был постоянно в поле зрения антенн на Земле, позволяя наземной команде поддерживать связь с космическим кораблем во время критических испытаний двигателя.

Это окно связи появилось только один раз во время миссии, и это была единственная возможность детально проверить ионные двигатели. Как только наступит середина декабря, и двигатели будут запускаться более регулярно, положение космического корабля будет таким, что антенны не будут смотреть на Землю, поэтому у операторов миссии не будет такой же связи с космическим кораблем.

«Видеть, как двигатели впервые работают в космосе, было волнующим моментом и большим облегчением» – Паоло Ферри, руководитель операций ESA.

Первый двигатель был запущен 20 ноября, и после начального периода был переведён на полную тягу. Он поддерживал максимальную мощность в течение 5 часов, а затем процесс повторили для каждого из трех других двигателей. В течение всей этой процедуры рабочие характеристики ионных двигателей тщательно отслеживались. Команда Flight Dynamics определила, что во время первых двух включений показатели космического аппараты были в пределах 2% от расчётных значений. Анализ последних двух включения двигателей продолжается, но если он будет таким же, значит с BepiColombo всё в порядке.

«Впервые увидеть, как двигатели работают в космосе, было волнующим моментом и большим облегчением. Семилетний полёт BepiColombo к Меркурию будет включать в себя 22 включения ионных двигателей, и нам абсолютно необходимы хорошо работающие двигатели для этого длинного путешествия, — пояснил Паоло Ферри, руководитель операций ESA. — Каждое включение двигателей будет длиться до двух месяцев, обеспечивая такое же ускорение при меньшем расходе топлива, какое было бы при включении традиционных высокоэнергетических химических двигателей на несколько минут или часов».

Есть что-то приятное в голубом свечении, излучаемом ионными двигателями. На этом изображении два ионных двигателя T6 проходят совместные испытания внутри вакуумной камеры в QinetiQ в Фарнборо, Великобритания. BepiColombo имеет четыре таких двигателя. (Credit: ESA/QinetiQ)

Первое рабочее включение двигателей состоится в середине декабря, направляя BepiColombo на межпланетную траекторию и оптимизируя его орбиту. После этого он дважды пролетит над Венерой, в 2020 году и 2021 году. Затем, с 2021 по 2025 год, он совершит шесть облётов самого Меркурия. В декабре 2025 года два орбитальных аппарата отделятся и будут выведены на орбиту вокруг Меркурия.

Двигательная установка на BepiColombo — это четыре ионных двигателя QinetiQ T6. Они работают поодиночке или парами, чтобы обеспечить максимальную комбинированную тягу 290 мН (миллиньютон), что делает их самым мощным ионным двигателем в космосе. Для сравнения, на межпланетной станции NASA Dawn использовался ионный двигатель Nstar, который давал всего 92 мН.

Ионные двигатели BepiColombo не только самые мощные из когда-либо использовавшихся на космическом аппарате, они ещё и уникальной разработки. Сетчатые ионные двигатели QinetiQ T6 ещё называют системой на солнечной электрической тяге  (Solar Electric Propulsion System, SEPS). Поскольку она питается от солнечной энергии, это очень эффективная система, которая может достигать максимальной скорости при минимальном расходе топлива.

Визуально, есть что-то успокаивающее в голубом свечении ионных двигателей, особенно по сравнению с сильным воспламенением такой мощной ракеты, как Falcon Heavy от SpaceX. В этом есть смысл: ракеты, такие как Falcon Heavy, созданы для выведения тяжелых грузов вдаль из оков гравитации Земли в космос, и для этого приходится сжигать тонны топлива. Эти ракеты взлетают со столбом огня и сопровождающего его шума. Но ионные двигатели созданы не для этого. У них другая цель…

Первый полет Falcon Heavy. Для каждого запуска этой ракеты требуется примерно 440 тонн топлива. (Credit: SpaceX)

В ионном двигателе ничего не сжигается. Они тихие. Они создают тягу, используя электричество для продвижения положительных ионов в своем рабочем теле — в нашем случае, в ксеноне. Ксенон не сгорает, на самом деле его нельзя сжечь. Но у ионных двигателей есть туз в рукаве. Хотя они генерируют лишь небольшое количество тяги, она накапливается в космосе. В случае BepiColombo работа двигателя может продолжаться около двух месяцев, и в течении этого времени корабль постоянно ускоряется

«Мы верим в двигатели, и они не подводят нас. Сейчас мы находимся на пути к Меркурию на электромобиле. Это делает нас на шаг ближе к раскрытию секретов загадочной планеты и, в конечном итоге, секретов формирования нашей Солнечной системы» — Гюнтер Хасингер, научный директор ESA.

Источник

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

21
Войдите, чтобы читать и оставлять комментарии.
Павел Поцелуев
Администратор
Павел Поцелуев

Спасибо за перевод, Роман! Немного его подправим и заберём на главную. И выведем в социальные сети.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.