Физики изобрели новый межпланетный двигатель

Физик Принстонской лаборатории физики плазмы США (PPPL) Фатима Ибрахим (Fatima Ebrahimi) предложила новый тип межпланетного ракетного двигателя, который способен доставить людей на Марс и другие планеты быстрее, чем существующие разработки.

Теоретический двигатель подробно описывается в статье, опубликованной в Journal of Plasma Physics. Кратко об исследовании сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

Принцип двигателя основан на непрерывной генерации плазмоидов — сгустков плазмы, поддерживаемых замкнутым магнитным полем. Похожая конфигурация создается внутри токамаков, представляющих собой кольцевой канал, в котором создается поле с высокой магнитной спиральностью (характеризует скрученность и связанность силовых линий). Плазмоиды создаются благодаря пересоединению линий магнитного поля. Согласно результатам моделирования, скорость выхлопа будет достигать 20-500 километров в секунду.

Существующие прототипы плазменных двигателей используют не магнитное, а электрическое поле, однако удельный импульс у них остается слишком низким, то есть для разгона требуется очень много топлива. Перелет на Марс на ракете с химическим двигателем займет год или больше, однако новый двигатель способен сократить этот срок в несколько раз. Изменение силы магнитного поля позволит контролировать тягу для конкретной космической миссии.

По словам Ибрахим, идея двигателя пришла ей в голову при работе с токамаком в рамках Национального эксперимента со сферическим тором в (NSTX) PPPL. Установка производила плазмоиды, которые двигались со скоростью 20 километров в секунду, что могло бы создать тягу. Другой похожий проект PPPL — Hall Thruster — представляет собой прототип ионного двигателя, где топливо ускоряется электрическим полем. Такие двигатели могут быть использованы для увеличения маневренности наноспутников CubeSats.