إنتاج محركات البلازما في روسيا

أصبحت النجوم العملاقة ذات المحركات المضيئة الأشباح واحدة من السمات الثابتة للخيال الفضائي. في الوقت نفسه ، تم استخدام محركات البلازما بنجاح في برنامج الفضاء الحقيقي لمدة نصف قرن ، والمطورين الروس هم من رواد العالم. تمكنت من زيارة مؤسسة كالينينجراد OKB Fakel ونرى كيف يتم إنشاء محركات البلازما الثابتة.



يعد محرك البلازما الثابت (SPD) أحد أنواع محركات الصواريخ الكهربائية ، حيث يتم استخدام الطاقة الكهربائية في تأين الغاز وإعطاء البلازما الناتجة سرعة تدفق عالية من "الفوهة".



هذا المحرك لا يحتوي على الوقود بالمعنى المعتاد ، أي عامل وقود ومؤكسد ضروري لتفاعل كيميائي مع الحرارة. يعتبر SPD مناسبًا لأي غاز تقريبًا ، ولكن من الأفضل استخدام مادة كيميائية غير نشطة وذات كتلة ذرية عالية ، مثل الأرجون أو زينون. توفر محركات البلازما سرعة عالية جدًا لطائرة الغاز المقذوفة ، على سبيل المثال ، بالنسبة إلى زينون ، فهو يقع في حوالي 30 كم / ثانية. للمقارنة ، يبلغ معدل انبعاث الغازات في أحد أكثر محركات الصواريخ الكيميائية فعالية - الأكسجين والهيدروجين - حوالي 4.5 كم / ثانية. ميزة المحركات الكيميائية هي القدرة على انبعاث الكثير من الغاز في وقت واحد ، مما يعطي المزيد من الجر. SPD ، من ناحية أخرى ، تتطلب مصدرا قويا للطاقة الكهربائية ، وحتى مع أنها قادرة على انبعاث سوى كتلة صغيرة من الغاز في وقت واحد ، أي أنه يحتوي على الجر القليل جدا ويتطلب الكثير من الوقت لتسريع وتخفيف السرعة. تُستخدم محركات البلازما في الفضاء فقط: تحتوي المركبات الفضائية المجهزة بها على كمية صغيرة نسبيًا من السوائل العاملة ومجموعة كبيرة من الألواح الشمسية.

لقد فكروا في إمكانيات استخدام محركات الصواريخ الكهربائية في بداية القرن العشرين ، لكنهم تحولوا إلى الاختبارات الأولى في الفضاء في الستينيات فقط. في عام 1972 ، تم استخدام محركين للصواريخ الكهربائية في نظام توجيه القمر الصناعي السوفيتي Meteor: أيون والبلازما الثابتة. كان أداء SPD أفضل ، وركز المتخصصون السوفيت على هذا التنوع. شارك متخصصو OKB Fakel في إنشاء العينات التجريبية ، ومنذ ذلك الوقت بدأت الشركة في التخصص في إنتاج المحركات من هذا النوع وتطوير التكنولوجيا وتحسينها.

في بداية القرن الحادي والعشرين ، تم اختبار Kaliningrad SPD-100 بنجاح على القمر الصناعي القمري التابع لوكالة الفضاء الأوروبية Smart-1 .



بعد رحلة ناجحة إلى القمر ، بدأ المصنعون الأوروبيون للأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض في شراء محركات روسية وإنشاء أجيال جديدة من الأقمار الصناعية. في السابق ، استخدمت الأقمار الصناعية المكررة محركات كيميائية تستخدم هيدرازين سام. وقد فتح استخدام SPD الروسي إمكانية إنشاء ما يسمى ب "الأقمار الصناعية التي تعمل بالكهرباء" والتي لم يعد فيها الجر الكيميائي.

كالينينجراد SPDs صغيرة جداً ، لكن دورة الإنتاج لا تزال تتطلب مساحة إنتاج كبيرة.



يتعاون مطورو OKB Fakel بنشاط مع الشركات المصنعة الأوروبية وساعدوا الفرنسيين على صنع محركاتهم. ومع ذلك ، فإن الشركة لديها معايير السلامة الأكثر صرامة. يحظر ضباط الأمن التصوير الفوتوغرافي أثناء الجولة ، وقد تم تصوير اللقطات المستخدمة في التقرير لاحقًا من قبل الخدمة الصحفية بناءً على طلبي.

في OKB Fakel ، استمرارية الأجيال واضحة للعيان.
الشباب يعملون مع المهنيين ذوي الخبرة.



تم استبدال Kuhlman منذ فترة طويلة بـ CAD " Compass-3D " لتطوير نماذج ثلاثية الأبعاد وإصدار وثائق التصميم.



تفتح ورشة الآلات مع آلات CNC الحديثة.



يقول Evgeny Kosmodemyansky ، المصمم العام للمشروع: "في بعض الحالات ، يكتب تيرنر البرامج بأنفسهم". وأنا أفهم أن الوقت قد حان لطرد معرف تيرنر من المستوى الثاني.

ومع ذلك ، في أعماق القاعة ، يجري العمل على أجهزة عالمية ، حيث يظل دور العمل اليدوي مهمًا ، وآمالي في الحصول على مهنة في مجال الفضاء تنتعش.



المرحلة اللازمة في إنشاء محرك فضاء هي اختبار. للتحقق من SPD ، من الضروري محاكاة ظروف الفضاء ، الفراغ في المقام الأول.

غرف الفراغ تبدو ضخمة لهذه المحركات الصغيرة. إنها مناسبة لاختبار مجموعة المحركات الكاملة التي يتم إنتاجها في OKB Fakel.



في العصر السوفيتي ، طوروا أقوى محرك في فئته - SPD-290. الآن يتم إنشاء طاقة مماثلة SPD-230.

لسوء الحظ ، لم نتمكن من رؤية عمل محرك البلازما بأعيننا ، لكنهم قدموا لنا صورة.



في الآونة الأخيرة ، عرض Roscosmos شريط فيديو رائعًا من الكاميرات المحمولة جواً للقمر الصناعي Egyptsat-A ، تم إنشاؤه في RSC Energia.



على هذه الإطارات ، ربما ، للمرة الأولى ، يُظهر العالم تشغيل محركات البلازما SPD-70 في الفضاء.

ربما تبدو عبارة "OKB Fakel" الخاصة بي حول القيادة العالمية مثيرة للشفقة للغاية ، ولكن الممارسة تدل على صحة هذه الكلمات. نظام الفضاء / لورال ، إيرباص هي واحدة من أكبر الشركات المصنعة لسواتل الاتصالات التجارية في العالم ، وأنها تأخذ كالينينجراد SPD. ومؤخراً ، ربما تم إبرام أكبر عقد في تاريخ إنشاء الأقمار الصناعية في العالم - لعدة مئات من محركات SPD-50M الحديثة.



عندما تم إجراء جولتي ، لم يعترف موظفو المؤسسة بمن كان العميل يشير إلى اتفاقية عدم الكشف. في وقت لاحق ، وصلت المعلومات إلى وسائل الإعلام والآن نعلم أن هذه هي OneWeb. يتضمن مشروع الإنترنت عبر الأقمار الصناعية منخفض المدار إطلاق ما يقرب من ألف مركبة فضائية خلال ثلاث إلى أربع سنوات. وسيكون لكل قمر صناعي محرك بلازما روسي.



يتطلب الأمر الجديد إعادة هيكلة الإنتاج بالكامل ، لأنه من الضروري إنشاء محرك تقريبًا يوميًا. يتم تعيين المتخصصين حتى من مدن أخرى. لم يكن هناك مثل هذا العبء ، لذلك ، في إطار مشروع OneWeb ، قاموا بالترقية باستخدام آلات CNC جديدة وتجهيز غرف الأبحاث الحديثة للتجميع.



في كل طاولة تذهب إلى المحرك.



يتم قفل المنتجات النهائية في خزانة خاصة حيث يتم الحفاظ على نظام معين لدرجة الحرارة والرطوبة.



العمل عبارة عن مجوهرات تقريبًا ويُنظر إلى المظهر غير المستعد بشكل غير عادي. عادة ، يعني تجميع المحركات الفضائية شيئًا أكبر.

ولكن النتيجة هي هذه الجمال.



المرحلة الأخيرة من الجولة هي متحف المؤسسة. هنا ، أولاً وقبل كل شيء ، يتم إظهار الفخر التاريخي ، "الموقد القمري" - وهو نموذج لمولد حراري للنظائر المشعة ، تم تثبيته على السوفيتي Lunokhod-1 و Lunokhod-2 وقام بتسخين الإلكترونيات في الليالي الباردة المقمرة.



بالطبع ، لا تمتلئ عينة المتحف بالبولونيوم وليست مشعة.

مجال آخر للمحركات المصنعة من قبل OKB Fakel للمركبة الفضائية هو تحفيز حراري. أنها تتطلب الوقود الكيميائي ، ولكن تحللها للمكونات الغازية يحدث باستخدام محفز معدني موضوعة داخل المحرك. لزيادة شدة التفاعل ، يتم تسخين المحفز مثل ملف الموقد.



تتميز محركات التحفيز الحراري بفاعلية أقل من البلازما أو حتى المكونين الكيميائيين ، ولكنها تسمح لك بإنشاء نظام وقود أبسط. عادة ، يتم استخدام هذه المحركات لتوجيه المركبة الفضائية وتقع في كتل من عدة قطع.



من بين الأشياء ذات الأهمية الخاصة متحف واحد - محرك بلازما ثابت ، خضع لاختبارات طويلة في غرفة فراغ. الآلاف من ساعات التشغيل تؤدي إلى تدهور سطح المحرك تحت تأثير البلازما.



مثل هذه الاختبارات يمكن أن تزيد من عمر المحرك. توفر SPD الآن عمل مضمون لعدة آلاف من الساعات. ووفقًا لممثلي OKB Fakel ، تم تأكيد هذا المورد بشكل متكرر من قِبل العملاء ، وتتميز الطلبات الجديدة بجودة عالية.

أود أن يتزامن هذا المنشور مع يوم رواد الفضاء ، بحيث لا يقتصر الأمر على الكلمات فحسب ، بل على سبيل المثال OKB Fakel ، لدينا مساحة ، يجب أن تكون قادرًا على إعداده.

أعرب عن امتناني للخدمة الصحفية وموظفي OKB Fakel و Ascon لمساعدتهم الكبيرة في إعداد المواد .