Riesige Raumschiffe mit gespenstisch leuchtenden Motoren sind zu einem der ständigen Attribute der Weltraumfiktion geworden. Gleichzeitig werden Plasmamotoren seit einem halben Jahrhundert erfolgreich im realen Weltraumprogramm eingesetzt, und russische Entwickler gehören zu den weltweit führenden. Ich habe es geschafft, das Kaliningrader Unternehmen OKB Fakel zu besuchen und zu sehen, wie stationäre Plasmamotoren entstehen.
Der stationäre Plasmamotor (SPD) ist eine der Varianten des elektrischen Raketentriebwerks, bei dem elektrische Energie verwendet wird, um das Gas zu ionisieren und dem resultierenden Plasma eine hohe Ausströmgeschwindigkeit aus der „Düse“ zu verleihen.
Ein solcher Motor hat keinen Kraftstoff im üblichen Sinne, d.h. Brennstoff und Oxidationsmittel, die für eine chemische Reaktion mit Wärme erforderlich sind. SPD ist für fast jedes Gas geeignet, es ist jedoch besser, chemisch inaktive Gase mit einer hohen Atommasse wie Argon oder Xenon zu verwenden. Plasmamotoren liefern eine sehr hohe Geschwindigkeit des ausgestoßenen Gasstrahls, zum Beispiel für Xenon sind es ungefähr 30 km / s. Zum Vergleich: Die Gasemissionsrate eines der effektivsten chemischen Raketentriebwerke - Sauerstoff-Wasserstoff - beträgt etwa 4,5 km / s. Der Vorteil von Chemiemotoren ist die Fähigkeit, viel Gas auf einmal zu emittieren, was mehr Traktion bietet. SPD hingegen benötigt eine leistungsstarke elektrische Energiequelle und kann selbst mit dieser nur eine geringe Gasmasse gleichzeitig abgeben, dh sie hat nur eine sehr geringe Traktion und benötigt viel Zeit zum Beschleunigen und Bremsen. Plasmamotoren werden nur im Weltraum eingesetzt: Mit ihnen ausgestattete Raumfahrzeuge verfügen über einen relativ geringen Vorrat an Arbeitsflüssigkeit und eine große Auswahl an Sonnenkollektoren.
Sie dachten zu Beginn des 20. Jahrhunderts über die Möglichkeiten des Einsatzes von elektrischen Raketentriebwerken nach, wechselten jedoch erst in den 60er Jahren zu den ersten Tests im Weltraum. 1972 wurden im Orientierungssystem des sowjetischen Satelliten Meteor zwei elektrische Raketentriebwerke eingesetzt: Ionen und stationäres Plasma. Die SPD schnitt besser ab, und die sowjetischen Spezialisten konzentrierten sich auf diese Sorte. Die Spezialisten von OKB Fakel waren an der Erstellung der experimentellen Muster beteiligt, und seitdem spezialisierte sich das Unternehmen auf die Herstellung von Motoren dieses Typs, um die Technologie zu entwickeln und zu verbessern.
Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurde die Kaliningrader SPD-100 erfolgreich auf dem Mond-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation
Smart-1 getestet.
Nach einem erfolgreichen Flug zum Mond begannen europäische Hersteller kommerzieller geostationärer Satelliten, russische Triebwerke zu kaufen und neue Generationen von Satelliten zu entwickeln. Zuvor verwendeten Repeater-Satelliten chemische Motoren, die giftiges Hydrazin verwendeten. Der Einsatz der russischen SPD hat die Möglichkeit eröffnet, die sogenannte SPD zu schaffen "Vollelektrische Satelliten", auf denen keine chemische Traktion mehr bestand.
Kaliningrader SPDs sind recht klein, aber ihr Produktionszyklus erfordert immer noch beträchtlichen Produktionsraum.
Die Entwickler von OKB Fakel arbeiten aktiv mit europäischen Herstellern zusammen und halfen sogar den Franzosen bei der Herstellung ihres Motors. Das Unternehmen hat jedoch die strengsten Sicherheitsstandards. Das Fotografieren auf der Tour wurde von Sicherheitsbeamten verboten, und das im Bericht verwendete Filmmaterial wurde später auf meine Anfrage vom Pressedienst aufgenommen.
Bei OKB Fakel ist die Kontinuität der Generationen deutlich sichtbar.
Junge Leute arbeiten mit erfahrenen Fachleuten.
Kuhlman wurde lange Zeit durch CAD "
Compass-3D " für die Entwicklung dreidimensionaler Modelle und die Veröffentlichung von Konstruktionsdokumentationen ersetzt.
Die Bearbeitungswerkstatt beginnt mit modernen CNC-Maschinen.
„In einigen Fällen schreiben unsere Wender die Programme selbst“, sagt Evgeny Kosmodemyansky, General Designer des Unternehmens. Und ich verstehe, dass es an der Zeit ist, Ihre Wender-ID der zweiten Ebene wegzuwerfen.
In den Tiefen der Halle wird jedoch an universellen Maschinen gearbeitet, bei denen die Rolle der Handarbeit weiterhin wichtig ist, und meine Hoffnungen auf eine Weltraumkarriere beleben sich.
Eine notwendige Phase bei der Erstellung einer Raummaschine ist ein Test. Um die SPD zu verifizieren, müssen die Raumbedingungen simuliert werden, hauptsächlich Vakuum.
Vakuumkammern scheinen für solch kleine Motoren riesig zu sein. Sie eignen sich zum Testen der gesamten Motorenreihe, die bei OKB Fakel hergestellt wird.
In der Sowjetzeit entwickelten sie den stärksten Motor seiner Klasse - SPD-290. Jetzt wird eine vergleichbare Leistung SPD-230 erstellt.
Leider konnten wir die Arbeit des Plasmamotors nicht mit eigenen Augen sehen, aber sie lieferten uns ein Foto.
Kürzlich zeigte Roscosmos ein cooles Video von den Luftkameras des Egyptsat-A-Satelliten, das bei RSC Energia erstellt wurde.
Auf diesen Rahmen zeigt die Welt vielleicht zum ersten Mal den Betrieb von SPD-70-Plasmamotoren im Weltraum.
Vielleicht mag mein Satz über die Weltführung „OKB Fakel“ zu erbärmlich erscheinen, aber die
Praxis zeigt die Richtigkeit dieser Worte. Space System / Loral, Airbus ist einer der weltweit größten Hersteller von kommerziellen Kommunikationssatelliten und nimmt die Kaliningrad SPD. Und vor kurzem wurde der wahrscheinlich größte Auftrag in der Geschichte des weltweiten Satellitenbaus abgeschlossen - für mehrere hundert modernisierte SPD-50M-Triebwerke.
Als meine Tour stattfand, gaben die Mitarbeiter des Unternehmens nicht zu, wer der Kunde auf die Geheimhaltungsvereinbarung verwies. Später kamen die Informationen
in die Medien und jetzt wissen wir, dass dies OneWeb ist. Das Satelliten-Internetprojekt mit niedriger Umlaufbahn beinhaltet den Start von fast tausend Raumfahrzeugen in drei bis vier Jahren. Und jeder Satellit wird einen russischen Plasmamotor haben.
Der neue Auftrag erfordert die Umstrukturierung der gesamten Produktion, da fast ein Motor pro Tag geschaffen werden muss. Spezialisten
werden auch aus anderen Städten
rekrutiert . Es gab nie eine solche Last, daher wurden sie im Rahmen des OneWeb-Projekts mit neuen CNC-Maschinen aufgerüstet und mit einem neuen modernen Reinraum für die Montage ausgestattet.
An jedem Tisch geht es zum Motor.
Die fertigen Produkte werden in einem speziellen Schrank aufbewahrt, in dem ein bestimmtes Temperatur- und Feuchtigkeitsregime eingehalten wird.
Die Arbeit ist fast Schmuck und ein unvorbereiteter Blick wird ungewöhnlich wahrgenommen. Normalerweise bedeutet die Montage von Raumfahrtmaschinen etwas Größeres.
Aber das Ergebnis sind solche Schönheiten.
Die letzte Etappe der Tour ist das Museum des Unternehmens. Hier wird zunächst der historische Stolz gezeigt, der „Mondkamin“ - ein Modell eines Radioisotopen-Wärmeerzeugers, der auf dem sowjetischen Lunokhod-1 und Lunokhod-2 installiert wurde und die Elektronik in kalten Mondnächten heizte.
Natürlich ist die Museumsprobe nicht mit Polonium gefüllt und nicht radioaktiv.
Ein weiterer Bereich von Motoren, die von OKB Fakel für Raumfahrzeuge hergestellt werden, ist die thermokatalytische. Sie benötigen chemischen Kraftstoff, aber seine Zersetzung zu gasförmigen Komponenten erfolgt unter Verwendung eines Metallmotors, der sich im Motor befindet. Um die Intensität der Reaktion zu erhöhen, wird der Katalysator wie eine Spule einer Heizplatte erhitzt.
Thermokatalytische Motoren haben einen geringeren Wirkungsgrad als Plasma- oder sogar chemische Zweikomponentenmotoren, aber Sie können damit ein einfacheres Kraftstoffsystem erstellen. Typischerweise werden diese Triebwerke zur Ausrichtung des Raumfahrzeugs verwendet und befinden sich in Blöcken aus mehreren Teilen.
Von besonderem Interesse ist ein Museumsexemplar - ein stationärer Plasmamotor, der in einer Vakuumkammer langwierigen Tests unterzogen wurde. Tausende von Betriebsstunden führen unter dem Einfluss von Plasma zu einer Verschlechterung der Motoroberfläche.
Solche Tests können die Lebensdauer des Motors verlängern. Jetzt bietet die SPD garantierte Arbeit für mehrere tausend Stunden. Laut Vertretern von OKB Fakel wurde diese Ressource wiederholt von Kunden bestätigt, und neue Bestellungen sprechen für beste Qualität.
Ich möchte diese Veröffentlichung mit dem Kosmonautik-Tag zusammenfallen lassen, damit Sie nicht nur in Worten, sondern am Beispiel des OKB Fakel zeigen, dass wir Platz haben, sondern nur in der Lage sein müssen, ihn vorzubereiten.Ich danke dem Pressedienst und den Mitarbeitern von OKB Fakel und Ascon für ihre große Hilfe bei der Vorbereitung des Materials .