Более двух лет в Харькове ученые из Национального аэрокосмического университета им. Жуковского «Харьковский авиационный институт» совместно с акционерным обществом FED создавали ионно-плазменный двигатель, который по своим характеристикам превзойдет уже существующие. Этому предшествовали десятилетия теоретических наработок вуза. А пока опытный образец, «сердце» для спутников и космических кораблей, испытывают в не менее уникальной для страны лаборатории. Об єтом сообщает Укринформ.
Такого в космосе еще нет
В лаборатории плазменных двигателей Национального аэрокосмического университета им. Жуковского совместное изобретение вуза и частной компании на данный момент испытывают. На вопрос, те ли это самые чудо-двигатели на столе, ученые, кивая, шутят, что любят плазму не меньше жен, а свою разработку лелеяли, словно сад, – десятилетиями.
В лаборатории действительно не один ионно-плазменный двигатель, предназначенный для спутников разной массы и энергомощности, но «самый главный» – с мая в вакуумной камере, в которой имитируются условия космического пространства.
Руководитель лаборатории Андрей Лоян уверяет: в этом помещении собрано абсолютно все, что необходимо для исследования плазменных двигателей.
В вакуумной камере, объясняет ученый, с опытным образцом делают все то, что с ним может произойти от момента установки на космический аппарат и до того времени, когда истечет срок эксплуатации двигателя.
«В нашем изделии применены ноу-хау, которые на сегодняшний день не доступны нашим конкурентам. Это и MSL-преобразование координат, центрально-расположенный катод, высокий градиент магнитного поля, и это далеко не все, что дает существенное улучшение параметров тяги, КПД и ресурса. Наш двигатель, однозначно, имеет в два раза больший ресурс, чем любой существующий на планете. Он уникален. Такого двигателя в космосе еще нет», - заявил Лоян.
«Это и ударные нагрузки при перевозке, и ударные нагрузки во время запуска, влияние околоземной плазмы, влияние вакуумного пространства, влияние ионного пучка во время самой работы. Проходит полный цикл тепловых, термовакуумных испытаний - абсолютно весь комплекс. Аппараты, на которые ставится двигатель – очень дорогая техника, и она должна иметь наивысший уровень надежности. Поэтому проверка тщательная. Испытания, собственно, стоят дороже, чем сам двигатель», – говорит Лоян.
Именно в этом и заключалась основная сложность для вуза – найти финансирование. Ресурс работы двигателя должен быть 15-17 тысяч часов, это полтора-два года непрерывной работы, а через год испытаний в изделии можно найти какой-то недостаток, который необходимо устранить, а затем повторить весь цикл испытаний сначала.
Каждый из двигателей находится на разном этапе испытаний. Двигатель, сделанный совместно с АО FED, Лоян называет "малышом, который только научился ходить". "Но очень хорошо ходить! И даже «говорить», – смеется ученый. – Те методики, которые у нас на сегодня есть, могут существенно сократить время испытаний. Речь идет не об одном ноу-хау, которое я пока не могу раскрыть – до защиты докторской по этой теме", – говорит Лоян.
Также ученый отмечает: для того, чтобы удалось сделать за 2-3 года такой двигатель, необходимо было в течение 20 лет заниматься исследованиями, а до этого – подготовить специалистов для проведения этих исследований. "Весь этот процесс начался еще в середине 1950-х, и только сейчас мы имеем первый ионно-плазменный двигатель, который спроектирован, сделан и испытывается в Украине. В нашем изделии применены ноу-хау, которые на сегодня не доступны нашим конкурентам. Это и MSL-преобразование координат, центрально-размещенный катод, высокий градиент магнитного поля, и это далеко не все, что дает существенное улучшение параметров тяги, КПД и ресурса. У нашего двигателя, однозначно, вдвое больший ресурс, чем у любого существующего на планете. Уникальный. Такого двигателя в космосе еще нет", – заявляет Лоян.
Поддерживает ученого коллега из FED. "Двигатель впервые запустили в мае 2020 года, с тех пор он испытывается. Наработано более 100 часов, и все параметры у него не то что успешные – рекордные", – говорит заместитель главного конструктора по специальным изделиям АО «ФЭД» Александр Бочкарев.
Сделать 50 двигателей в год
Разработанный двигатель может работать и на 3, и на 5 кВт, в будущем – это две отдельные линейки продукции.
Ректор Национального аэрокосмического университета им. Жуковского Николай Нечипорук подтверждает, что Украина уже давно могла бы продавать свои ионно-плазменные двигатели, но получить такое финансирование от государства на перспективную разработку – нереально.
«У нас уникальный комплекс оборудования, сформирована мощная научная школа, но денег на изготовление двигателя у университета, конечно же, нет. Только коммерциализация за счет частной компании позволила реализовать разработку», – отмечает Нечипорук.
Харьковский двигатель можно установить на любую космическую технику. Его назначение - коррекция орбиты, ориентация спутника, а еще двигатель можно использовать как маршевый – для дальних миссий на планеты или астероиды.
Председатель правления АО «ФЭД» Виктор Попов отмечает, что техническое задание на разработку двигателя предприятие получило, работая с Европейским космическим агентством. В совместный с «ХАИ» проект компания вложила уже более 6 миллионов долларов. «Это и конструкторская разработка, и работа технологов, и закупка и создание специального оборудования. На сегодня наша компания потратила более 6 миллионов долларов в течение 2,5 года. И основные инвестиции, безусловно, нас еще ждут впереди, поскольку нам необходимо пройти еще некоторые испытания. А аппаратуры для полного цикла испытаний, к сожалению, в Украине просто нет, а в Европе такое оборудование будет стоить нам 10-15 миллионов евро. Поэтому сегодня мы работаем с инженерами, учеными института, чтобы усовершенствовать имеющееся у них оборудование и провести полные испытания двигателя в Харькове. Рассчитываем, что это будет стоить еще около 5 миллионов долларов», – говорит Попов.
По его прогнозу, испытания закончатся в 2022 году. К тому времени, уверен Попов, у компании уже будут реальные покупатели. Маркетинговая служба над этим уже работает. На сегодня больше всего заинтересовались харьковской разработкой Китай, Турция, Германия. И, конечно же, FED хочет продавать свою продукцию Илону Маску. На данный момент компания, согласно американским «правилам игры», регистрируется на специальной платформе NASA, чтобы иметь возможность предложить двигатели в США.
«Маск трудится над программой создания 12 тысяч спутников для обеспечения устойчивой связи в любой точке мира. В зависимости от мощности спутника, на нем может быть от 4 до 20 таких двигателей. Представьте, какой это рынок, а страны, которые производят нужную ему продукцию, можно пересчитать на пальцах. Поэтому у нас хорошие шансы», – улыбается Попов.
Он уверяет, что FED готов к полному циклу изготовления двигателей: сначала до 50 штук в год, а в перспективе – и 100.
Справка
FED – одно из ведущих частных предприятий Украины, которое специализируется на разработке, производстве, сервисном обслуживании и ремонте агрегатов авиационного, космического и общемашиностроительного назначения. Системы управления полетом производства компании FED имеют ключевое значение для организации безопасности самолетов и вертолетов. Около 90% произведенной продукции экспортируется. Компания работает на рынках Китая, Южной Кореи, Канады, Турции, стран Европы.
Национальный аэрокосмический университет им. Жуковского «Харьковский авиационный институт», основанный в 1930 году, выпускает специалистов в области разработки и производства авиационной и космической техники. История вуза тесно связана с развитием авиационной техники и науки в Советском Союзе. Самолеты, разрабатывавшиеся в конструкторском бюро «ХАИ», изготавливались серийно на авиационных заводах.
Юлия Байрачная, Харьков, фото В’ячеслава Мадієвського
