АО ГНЦ «Центр Келдыша» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос») успешно завершил разработку и испытания двух плазменных двигателей высокой мощности, не имеющих аналогов в мире.
Работы были выполнены в тесном сотрудничестве с АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» по заказу Госкорпорации «Росатом» в рамках комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года», которая с 2025 года стала частью национального проекта технологического лидерства «Новые атомные и энергетические технологии». Эти двигатели призваны стать ключевым элементом перспективных транспортно-энергетических модулей, способных обеспечить межпланетные перелеты, включая миссии к Луне, Марсу и дальним объектам Солнечной системы.
Первый образец — холловский двигатель КМ-50М разработан с применением современной технологии магнитного экранирования, что обеспечивает ресурс его работы свыше 20 000 часов. Среди двигателей такого типа КМ-50М обладает рекордными характеристиками: при мощности 50 кВт на ксеноне тяга составляет 1,5 Н, удельный импульс 3800 с, на криптоне – тяга 1,6 Н, удельный импульс 4200 с. В 2024 году двигатель КМ-50М прошел успешные огневые испытания в вакуумной камере Центра Келдыша, в том числе в составе модуля из четырех двигателей, что стало важным подтверждением его готовности к кластерному применению.
Второй образец — ионный двигатель ИД-750 демонстрирует еще более впечатляющие показатели. При мощности 80 кВт скорость истечения плазмы в зависимости от рабочего тела составляет от 80 до 100 километров в секунду, а применение углерод-углеродных композитов в качестве материала системы ускорения ионов обеспечивает ресурс работы двигателя свыше 50 000 часов. Испытания модуля из трёх таких двигателей доказали стабильность и надёжность работы в условиях, максимально приближённых к космическим.
Оба разработанных двигателя работают на ксеноне и криптоне — инертных газах, идеально подходящих для длительного хранения и эксплуатации в космическом пространстве.
Для работы таких плазменных двигателей требуется мощный и компактный источник энергии. Центром Келдыша совместно с ведущими предприятиями отрасли достигнуты значительные результаты в разработке системы преобразования тепловой энергии ядерного реактора в электрическую. Она построена на основе высокооборотной турбины с частотой вращения 60 тысяч оборотов в минуту и температурой газа на входе 1200 К, с применением бесконтактных подшипников. Эти решения позволяют относительно компактному реактору выдавать необходимую мощность для питания маршевых плазменных двигателей, что является ключевым условием при подготовке дальних космических экспедиций.
Применение новых двигателей позволит значительно увеличить массу доставляемого полезного груза, сократить сроки межпланетных перелетов и сделать возможной реализацию проектов по созданию орбитальных буксиров, добыче гелия-3 на Луне и развитию коммерческих направлений, включая космический туризм. Важно отметить, что переход от химических двигателей к плазменным открывает новые горизонты и придает проектам межпланетного освоения коммерческую привлекательность.
Владимир Кошлаков, генеральный директор Центра Келдыша:
«Созданные установки могут стать основой для межорбитальных транспортных систем будущего. Мы рассматриваем их как ключевое решение для доставки грузов и экспедиций на орбиту Луны, к Марсу и даже к дальним планетам Солнечной системы. Россия традиционно остаётся лидером в области электроракетных технологий, и новые образцы подтверждают этот статус».
Разработки Центра Келдыша подтверждают лидерство России в создании передовых космических технологий, открывают новые горизонты для будущих межпланетных миссий, а также путь к долгосрочному и уверенно устойчивому освоению дальнего космоса.