http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=ed2ce060-de8d-44ad-82c4-e785c02369a4&print=1© 2024 Российская академия наук
Долгих 18 лет. Именно столько терпеливо ждали новой IV Российско-германской конференции, встреч друг с другом российские и немецкие ученые, занимающиеся вопросами, связанными с разработкой электроракетных двигателей (ЭРД) и их применением на современных и перспективных космических аппаратах (КА). Чем же обусловлен такой значительный временной разрыв между предыдущей конференцией, которая состоялась в 1994 году в Германии (Университет Штутгарта), и нынешней, проходившей в июне текущего года на борту теплохода “Александр Бенуа”, курсировавшего по Волге (см. “Поиск” №29-30, 2012)? По словам одного из главных организаторов и идеологов этого мероприятия, директора Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института (НИИ ПМЭ МАИ), академика Гарри Попова (на вернем фото), большой промежуток времени между упомянутыми конференциями был обусловлен, главным образом, отсутствием поддержки космическими ведомствами России и Германии совместных предложений ученых, занимавшихся дальним космосом.
История российско-германского сотрудничества в области ЭРД уходит своими корнями еще в советские времена. Тогда МАИ и Гиссенский университет им. Ю.Либиха (JLU) провели ряд совместных исследований, в том числе разработали проект КА с российской космической ядерной энергетической установкой и немецкими электроракетными двигателями для проведения исследований в дальнем космосе. Составной частью этого проекта был проект КА для полета к Плутону, который, к сожалению, не нашел практического применения. Однако результаты работы над проектом оказали значительное влияние на последующее развитие науки в области применения ЭРД, сыграв положительную роль в решении вопроса о разработке концепции КА для полета к Меркурию с использованием ЭРД. В 90-е годы XX века немецкие, американские и европейские специалисты смогли познакомиться с российскими достижениями в части создания стационарных плазменных двигателей (СПД), занимавших в нашей стране лидирующие позиции в области исследований и разработок ЭРД.
- До 1990 года практически все наши разработки в области СПД были засекречены, - вспоминает академик Г.Попов. - Впоследствии были установлены тесные взаимовыгодные контакты между российскими специалистами и их зарубежными партнерами. С 1992 года представители российских научных, конструкторских и учебных (включая МАИ) организаций стали постоянными участниками всех крупных международных конференций по ЭРД. С целью разработок СПД нового поколения была осуществлена идея создания совместного предприятия (СП) “ISTI”, куда на условиях долевого участия вошли американская компания Space System Loral (SS/L), ФГУП ОКБ “Факел” (Калининград) и НИИ ПМЭ МАИ. С российской стороны в “общий котел” СП были вложены патенты, ОКБ “Факел” изготовило некоторое количество двигателей СПД-100, а SS/L выделила деньги на дальнейшие исследования и разработки СПД. Продукция нашего СП в настоящее время успешно функционирует на американском и европейском рынках. Необходимо отметить, что коммерциализация двигателей ОКБ “Факел” представляет большой интерес для нашей страны. Нельзя же в конце концов все время торговать нефтью, газом и лесом! Наше СП “торгует” высокоинтеллектуальной продукцией.
В августе 2008-го в замке Рауишхольцхаузен, принадлежащем Гиссенскому университету, международное сообщество по ЭРД решило провести небольшое, но стратегически важное совещание по проблемам разработок и применения ЭРД. Представители НИИ ПМЭ МАИ были участниками данного мероприятия. Во время этой встречи нам стало ясно, что России пора более активно осваивать технологию высокочастотных (ВЧ) ионных двигателей (ИД), разработанных в Германии, которая чрезвычайно важна для современных и перспективных КА. Решение это зрело давно. К сожалению, по объективным и субъективным причинам у нас в стране даже в настоящее время нет конкурентоспособных ИД. Нам необходимо быстрее ликвидировать это отставание. В США ИД используются для полетов в дальний и ближний космос уже достаточно давно. В Японии ИД действуют как на их околоземных спутниках, так и на КА дальнего космоса. В Европе ИД, в частности ВЧ ИД, достойно выдержали летные испытания. А у нас ИД, прошедших летную апробацию, практически нет. В российских программах доминирующую позицию имеют СПД. В ноябре 2008 года ОКБ “Факел”, компания Astrium GmbH, JLU и НИИ ПМЭ МАИ под патронажем Федерального космического агентства (Роскосмос) и DLR (немецкий аналог Роскосмоса) подписали меморандум о сотрудничестве.
У немецких ученых уже есть несколько типоразмеров ВЧ ИД, один из которых (RIT-10) был испытан во время полетов КА “Артемис” и “Эврика”. Для современных проектов требуются ВЧ ИД существенно большей мощности. Одним из таких проектов является проект “Интергелио-Зонд” - проект исследования Солнца с относительно близких расстояний. В нем предполагается использовать двигатель RIT-22 мощностью 5 кВт. Также мы предложили использовать ВЧ ИД в Президентской программе по созданию космического транспортно-энергетического модуля мегаваттной мощности, для строительства которого требуются 20-30 ЭРД по 35-50 кВт. Для реализации этой Президентской программы лучшими являются ИД.
Финальным аккордом, повлекшим за собой развертывание в МАИ и НИИ ПМЭ МАИ активной работы по созданию ВЧ ИД, стало Постановление Правительства РФ №220. Благодаря ему мы смогли привлечь в наш вуз для работы в Лаборатории высокочастотных ионных двигателей (ВЧ ИД МАИ) одного из крупнейших специалистов в этой области - первого разработчика ВЧ ИД, немецкого профессора Хорста Вольфганга Лёба. Он стал победителем первой волны мегагрантов, выделенных Правительством РФ для ведущих ученых.
В лаборатории ВЧ ИД МАИ мы проводим проектно-баллистические исследования для обоснования целесообразности применения ЭРД и ВЧ ИД. Общая цель нашей программы - не только создать в МАИ лабораторную базу мирового уровня для исследования ЭРД нового поколения, но и обеспечить воспитание молодых кадров. Мы привлекли к работе в лаборатории 15 человек в возрасте до 30 лет. Активно проводим стажировку студентов, аспирантов, молодых инженеров МАИ в Гиссенском университете. Ими уже опубликованы статьи в журналах, сделаны доклады на значимых международных конференциях.
На молодежь мы делаем ставку - за ними будущее, для них и создаются новейшая экспериментальная база и все условия, чтобы в области разработок ИД в России в ближайшие годы был сделан качественный скачок. Очень надеемся, что российские разработки окажутся на мировом уровне. К сожалению, мы физически и по финансовым причинам не смогли взять всех молодых инженеров, аспирантов, студентов, горевших желанием работать в нашей лаборатории.
В 2010-2011 годах нам удалось практически полностью модернизировать на самом высоком уровне созданную в предыдущие годы экспериментальную базу. Сейчас предстоит сделать совсем небольшие доработки стендового хозяйства. В ближайшее время, после окончания монтажных работ, на модернизированных стендах можно будет проводить полноценные исследования. Обновленное с помощью средств мегагранта и денег, выделенных МАИ, как национальному исследовательскому университету, оборудование позволит выполнять работы высокой значимости, проводить впервые в стране экспериментальные исследования электромагнитной совместимости ЭРД и систем КА, помехоэмиссии струй СПД и ИД. Созданный нами стенд позволяет ликвидировать в процессе испытаний и исследований влияние металлических вакуумных камер на измеряемые характеристики.
Наше оборудование - очень капиталоемкое, поэтому, конечно, одних лишь средств, которые мы получаем в рамках финансирования по Постановлению Правительства РФ №220, на исследования не хватает. Выручает промышленность, в частности НПО им. С.А.Лавочкина, ИЦ им. М.В.Келдыша, ИСС им. академика М.Ф.Решетнева, ОКБ “Факел”, РКК “Энергия”. Значительное количество нового оборудования было приобретено за счет финансирования МАИ как национального исследовательского университета. Все вышесказанное повлияло на приглашение нашей лаборатории к работам по Президентскому гранту - программе “Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного уровня” в части разработок мощных ВЧ ИД. Это новая и чрезвычайно перспективная задача.
В октябре ожидается информация о возможном продлении еще на два года мегагранта. МАИ, безусловно, заинтересован в том, чтобы лаборатория ВЧ ИД сохранила свое финансирование в рамках правительственного постановления и в последующие два года. Ибо в этом случае мы действительно сможем сделать дополнительно очень много полезного, ведь у нас уже накопились знания, созданы новейшие стенды, привлечены квалифицированные кадры, включая большой отряд молодежи, для проведения программ исследования, разработок и испытаний ИД разных типоразмеров и мощностей, необходимых для КА ближнего и дальнего космоса. В тесной кооперации с немецкими коллегами в течение последующих двух лет могут быть созданы лабораторные модели ВЧ ИД мощностью 2,5 кВт и 35 кВт, проведены испытания модели двигателя RIT-22 мощностью 5 кВт для КА дальнего космоса. Презентация работ, выполненных в лаборатории ВЧ ИД МАИ, стала одной из самых важных тем на проведенной в июне 2012 года конференции по ЭРД. Конференция вызвала большой интерес в научном сообществе.
Хотелось бы отметить, что мы не ограничиваемся сотрудничеством лишь с немецкими специалистами. Так, в ходе прошедшей IV Российско-германской конференции обсуждались возможности организации совместных проектов и с институтами других стран. Например, научный сотрудник Мадридского технического университета Клаудио Бомбарделли, представивший доклад о методах очистки космического пространства от мусора техногенного и естественного происхождения, об изменении траектории астероидов с помощью ионного пучка, предложил нам создать совместный проект по этой актуальной для мировой космонавтики теме. Прошедшая конференция ясно показала, что необходимо еще теснее взаимодействовать с зарубежными коллегами. Недаром в ее название было вынесено словосочетание “новые вызовы” - их с каждым днем перед ЭРД стоит все больше и больше. Среди них - использование ЭРД для эффективного выведения КА на рабочие орбиты в ближнем и дальнем космосе, применение ЭРД на малых КА. Нынешняя конференция прошла с большим энтузиазмом, “новые вызовы” сплотили нас. В итоге участники встречи приняли решение о проведении следующей, пятой, конференции по ЭРД в конце 2013 года в Германии.