Электрическая двигательная установка космического корабля (или просто электрическая двигательная установка ) — это тип метода движения космического корабля , который использует электростатические или электромагнитные поля для ускорения массы до высокой скорости и, таким образом, создания тяги для изменения скорости космического корабля на орбите. [1] Двигательная установка управляется силовой электроникой .
Электрические двигатели обычно используют гораздо меньше топлива , чем химические ракеты, поскольку они имеют более высокую скорость выхлопа (работают с более высоким удельным импульсом ), чем химические ракеты. [1] Из-за ограниченной электрической мощности тяга намного слабее по сравнению с химическими ракетами, но электрическая двигательная установка может обеспечивать тягу в течение более длительного времени. [2]
Электрическая двигательная установка была впервые успешно продемонстрирована НАСА и в настоящее время является развитой и широко используемой технологией на космических кораблях. Американские и российские спутники десятилетиями использовали электрическую тягу. [3] По состоянию на 2019 год более 500 космических кораблей[обновлять] , эксплуатируемых по всей Солнечной системе, используют электрическую двигательную установку для удержания станции , подъема на орбиту или основного движения. [4] В будущем самые совершенные электрические двигатели смогут развивать дельта -v 100 км/с (62 мили/с), что достаточно, чтобы доставить космический корабль к внешним планетам Солнечной системы (с ядерная энергия ), но недостаточна для межзвездных путешествий . [1] [5] Электрическая ракета с внешним источником энергии (передаваемой через лазер на фотоэлектрических панелях ) имеет теоретическую возможность межзвездного полета . [6] [7] Однако электрическая двигательная установка не подходит для запусков с поверхности Земли, поскольку она обеспечивает слишком малую тягу.
В путешествии на Марс корабль с электрическим приводом сможет доставить к месту назначения 70% своей первоначальной массы, тогда как химическая ракета сможет нести лишь несколько процентов. [8]
Идея электродвижения космических кораблей была выдвинута в 1911 году Константином Циолковским . [9] Ранее Роберт Годдард отметил такую возможность в своем личном блокноте. [10]
15 мая 1929 года советская научно-исследовательская лаборатория «Лаборатория газовой динамики» (ГДЛ) приступила к разработке электроракетных двигателей. Под руководством Валентина Глушко [ 11] в начале 1930-х годов он создал первый в мире образец электротермического ракетного двигателя. [12] [13] Эта ранняя работа ГДЛ постоянно продолжалась, и в 1960-х годах на борту космического корабля « Восход-1» и марсианского зонда «Зонд-2» использовались электрические ракетные двигатели . [14]