Инженеры из NASA и Aerojet Rocketdyne начинают квалификационные испытания передовых двигателей на солнечной энергии (Solar Electric Propulsion, SEP), которые изменят правила игры в области космических двигателей.
Кульминацией этой работы станет запуск этих инновационных двигателей на Lunar Gateway, начиная с 2025 года, что сделает его самым мощным космическим кораблем SEP из когда-либо запущенных. Gateway — это лунная космическая станция, которая станет важной частью программы NASA Artemis.
Усовершенствованная электрическая двигательная установка (Advanced Electric Propulsion System, AEPS), созданная Aerojet Rocketdyne в рамках программы НАСА по демонстрации технологий, обеспечивает двигательную мощность 12 киловатт, что более чем в два раза превышает мощность современных современных космических электрических двигательных установок. Эти инновационные системы демонстрируют чрезвычайно высокую экономию топлива при меньшей тяге, обеспечивая гибкость миссии и возможности, недостижимые при использовании традиционных химических двигательных установок. Три двигателя AEPS будут использоваться на силовом и двигательном элементе (Power and Propulsion Element, PPE) для маневрирования Gateway во время его запланированной минимальной 15-летней миссии.
«AEPS — это действительно технология нового поколения, — сказал Клейтон Качеле, руководитель проекта AEPS в Исследовательском центре Гленна НАСА в Кливленде. «Существующие электрические силовые установки потребляют около четырех с половиной киловатт мощности, тогда как здесь мы значительно увеличиваем мощность одного двигателя. Это открывает целый мир возможностей для будущих космических исследований, и AEPS поможет нам двигаться дальше и быстрее».
AEPS должен пройти квалификационные испытания, прежде чем будет сертифицирован для полетов на шлюзе. Объединенная команда NASA-Aerojet будет использовать во время этих испытаний два квалификационных устройства — модели, почти идентичные двигателям, которые будут летать на PPE.
В начале июля инженеры из NASA Glenn, Лаборатории реактивного движения агентства и Aerojet Rocketdyne начали годовую серию испытаний в нескольких местах, чтобы убедиться, что AEPS работает правильно и соответствует требованиям. Инженеры сначала проведут приемочные испытания одной из этих моделей двигателей, чтобы убедиться, что она изготовлена правильно, а затем подвергнут ее экстремальным вибрационным, ударным и тепловым условиям, подобным тем, с которыми он будет сталкиваться во время запуска и полета. Команда также будет запускать устройство до и после этих испытаний, используя его на различных уровнях мощности, чтобы смоделировать условия полета и собрать данные о производительности.
«Эта тестовая кампания имеет большое значение, — сказал Рохит Шастри, ведущий инженер AEPS. «Это своего рода последний этап перед тем, как мы испытаем двигатели, которые действительно будут летать на Gateway».
Второй квалификационный блок прибудет в NASA в 2024 году для прохождения испытания на износ, которое имитирует ожидаемые условия, с которыми AEPS будет сталкиваться во время первоначального подъема орбиты Gateway и перехода на лунную орбиту. NASA ожидает, что двигатели проработают в общей сложности 23 000 часов в течение почти четырехлетней испытательной кампании в массивных вакуумных камерах NASA Glenn.
Чтобы убедиться, что Gateway готов к запуску и доставке на Луну, в настоящее время строятся фактические летные двигатели PPE, которые будут запущены в космос до того, как будут завершены все многолетние испытания на износ.
«Для миссий NASA сроки запуска имеют решающее значение», — сказал Качеле. «В данном случае NASA пытается ускорить процесс, и мы делаем это разумно. Мы проведем несколько тысяч часов испытаний на износ, чтобы подтвердить успешную работу перед запуском PPE. Затем мы отработаем последние 15 000 часов или около того, чтобы полностью квалифицировать AEPS для будущих клиентов, в том числе в NASA и других государственных учреждениях и коммерческих партнерах».
По словам инженеров, электрическая силовая установка большой мощности имеет решающее значение для будущих транспортных систем с экипажем, которые сыграют ключевую роль в исследовании NASA большего количества дальнего космоса за пределами Луны.
«Я думаю, будет интересно посмотреть, какие миссии в конечном итоге позволит решить эта технология», — сказал Шастри. «Мы раздвигаем границы того, что было сделано, и делаем гигантские скачки вперед, используя возможности и возможности».
Работами NASA по разработке мощных солнечных электродвигателей управляет NASA Glenn под руководством Управления космических технологий агентства.
