Во-первых, электрические двигатели существуют и применяются очень давно (с 1960-х гг.). Только используются они ровно в двух применениях: в качестве маневровых двигательных установок (для корректировки ориентации, траектории или орбиты космических аппаратов) и в качестве маршевых двигателей легких автоматических станций исследования дальнего космоса. В первом случае это довольно большое количество различных КА, включая советские (с первенством СССР) и российские, из последних — «Новые горизонты» (New Horizons). Во втором случае это такие примеры, как Deep Space 1 (на нем технологию впервые испытали) и Dawn.
Во-вторых, типичные значения тяги маневровых электрических двигателей — от долей ньютона (корректировка ориентации) до единиц ньютонов (коррекция траектории или орбиты). 6 Н — это очень хорошо для данного применения. Маршевые же двигатели, к примеру, у Deep Space 1 и Dawn, развивают тягу от 19 до 92 мН (0,019—0,092 Н), а тяга типичного химического двигателя разгонного блока «Вояджеров» — около 100 кН. Все потому, что КА массой в сотни килограмм разгоняется при помощи небольшой тяги на протяжении очень большого времени: за 4 суток разгона КА Dawn осуществляется прирост скорости в 100 км/ч (можно сравнить с 2,5 с от 0 до 100 км/ч у современного электромобиля), то есть для разгона с первой космической скорости до второй потребуется примерно 13 лет (поэтому подобные КА запускаются на десятки лет, и улетают за пределы Солнечной системы), и еще примерно столько же на обратно торможение. Потому что для межпланетных миссий примерно половину времени КА должен ускоряться (с первой космической скорости примерно до второй, на практике при перелете в пределах Солнечной системы — до скорости существенно ниже второй космической, просто на устойчивую солнечную орбиту КА не выходит, двигаясь по спиральной траектории), и примерно половину времени — тормозить (с некой скорости между второй космической и первой, до первой — для конкретной планеты, чтобы перейти с солнечной орбиты на планетарную). Вся эффективность таких двигателей строится исключительно на соотношении большой длительности полета (не до Марса, а минимум — до внешних планет) к низкой массе КА. Возможно, некая энергетическая обоснованность при 6 Н появляется, но обоснования в заметке не представлено, поэтому до сих пор можно считать, что ни о каких месяце-годе до Марса речи не идет. К примеру, если грубо пересчитать, заменив 92 мН и 1217,7 кг КА Dawn на 6 Н и 25 000 кг гипотетического марсианского корабля, получается эффективность выше только в 3,2 раза, то есть гипотетическому марсианскому кораблю с таким двигателем потребуется около 4 лет на разгон и 4 лет на торможение. Конечно, с учетом того, что для полета на Марс не требуется разгон строго до второй космической скорости, и весь полет проходит в переходе с земной орбиты на условную солнечную (неустоявшуюся) и обратно к планетарной орбите, за месяцы теоретически летать можно, но остается вопрос запаса топлива. Для работы таких двигателей тоже топливо требуется, как ни удивительно (типичное рабочее тело — инертные газы). Если маневровые двигатели работают импульсами длиной в доли секунд и секунды, то маршевый двигатель должен работать значительную часть времени полета. К примеру, на КА Dawn было загружено 425 кг ксенона. Если грубо пересчиать, заменив 92 мН и 1217,7 кг КА Dawn на 6 Н и 25 000 кг гипотетического марсианского корабля, потребуется в 1339 раз больше топлива, то есть 569 т. Это лишь мои прикидки, можно пересчитать точнее при учете разных факторов, но одно очевидно: топлива нужно во много раз больше. И его нужно будет для начала поднять на околоземную орбиту, а мы умеем эффективно выводить на нее только десятки тонн (Falcon Heavy выводит 64 т на НОО).
Отсюда вытекает в-третьих. Ни о каких пилотируемых полетах на таких двигателях пока и речи не идет. Для пилотируемых полетов нужны электрические ракетные двигатели с тягой в 20—30 Н, и с существенно большей энергоэффективностью. Напомню, что проектируемая масса пилотируемого космического корабля «Орел» в лунном варианте (не в пенопластовом выставочном) — 22 т, в марсианском — существенно больше, и еще нужно прибавить те самые 569 т (или меньше, но явно очень много тонн) топлива.
В-четвертых, шокирующая 300-кВт мощность двигательной установки представляет собой потребляемую мощность, имеющую мало общего с выходной мощностью, совершающей работу. При тяге в 6 Н я насчитал эффективную мощность в 67,2 кВт:
A = 6 Н × 1 км = 6000 Дж
t = 1 км / 11,2 км/с = 0,0892857143 с
Pef = 6000 Дж / 0,0892857143 с = 67 200 Вт
К примеру, мощность всей энергоустановки КА Dawn (электроснабжение всего корабля) составила при запуске 10,3 кВт, и обеспечивала уже упомянутый уровень тяги в десятки миллиньютонов.
Туда же написание слова
магнитоплазменный через дефис, иллюстрацию невпопад, и получаем кликбейтную, шапкозакидательскую статью, ничего толком не объясняющую простому обывателю, а только запутывающую его, доводящую его до неприятия, что заметно по комментариям в целом. Поздравляю Росатом, ТАСС, iXBT и ЯП с этим! Так победим! Нет времени на раскачку!
yaplakal.com