Лаборатория высокочастотных ионных двигателей (ВЧ ИД)

В 2010г. Московский авиационный институт подавал заявку на участие в конкурсе на получение гранта Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования, в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 220 «О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные учреждения высшего профессионального образования».

Область науки — «Космические исследования и технологии».

Решением Совета по грантам Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования (протокол от 29 октября 2010 г. № 3) Московский авиационный институт был включен в список победителей конкурса, и вузу был выделен грант Правительства Российской Федерации.

Хорст Вольфганг Лёб, руководитель работ

Ведущим ученым (руководителем) данного научного исследования по направлению «Исследования и разработка космических высокоимпульсных высокочастотных плазмодинамических электроракетных ионных двигателей» стал профессор Гиссенского университета (Германия) Хорст Вольфганг Лёб. Профессор Х.Лёб более 50 лет работает в области исследования и разработки плазмодинамических систем, высокочастотных ионных двигателей (ВЧ ИД) космических аппаратов и ионно-плазменным технологическим источникам, а также ионно-плазменным инжекторам, предназначенным для термоядерных исследований. В лаборатории Гиссенского университета, руководимой проф. Х.Лёбом, проводились работы по исследованию, разработке и созданию указанных двигателей и ионно-плазменных технологических источников; кроме того, была разработана физико-математическая модель процесса высокочастотного нагрева плазмы в разрядной камере ионных источников, ускорения ионов в ускорительном электростатическом канале.

На основе теоретических и экспериментальных работ, проведенных в Гиссенском университете под руководством проф. Х. Лёба при поддержке Правительства Германии, в частности Космического агентства Германии (DLR) и европейских фирм (MBB, Astrium), созданы семейства ВЧ ионных двигателей (RIT), технологических ВЧ ионных источников (RIM), инжекторов дейтерия в термоядерный реактор типа TOКАMAK [ASDEX Upgrade].

Ионные источники на основе ВЧ нагрева плазмы широко используются в качестве высокоэффективных инжекторов ионов в современных промышленных технологиях, связанных с нанесением различного рода покрытий, значительно улучшающих эксплуатационные характеристики технологических материалов.

ВЧ ИД технологии могут рассматриваться как технологии, существенно расширяющие возможности космических транспортных систем. Их использование в качестве маршевых двигателей и двигателей исполнительных органов управления движением космических аппаратов позволит существенно повысить эффективность решения многих научных и коммерческих задач.

Общее признание в мире нашли работы профессора Х. Лёба в области обоснования целесообразности использования электроракетных двигателей разного типа для решения задач межорбитального и межпланетного перелета, обоснования эффективности транспортных космических систем на базе такого типа двигателей. Его статьи и доклады являются пионерскими, новаторскими и определяют перспективы использования электроракетных двигателей и направления их развития, диапазоны целесообразных характеристик этих перспективных двигателей.

Ранние работы профессора Х.Леба (такие как «High-Energy Interplanetary Mission with Nuclear-Electric Propulsion», Proposal for the ESA Scientific Program Post Horizon 2000 Giessen, October 1993; «Ein electrostatisches Raketentriebwerk mit Hochfrequenzionenquelle» , Astronautica Acta V111, 1, 1962; «Nuclear Energy in Space», Earth-Oriented Appl. Space Technology, Vol. 2, No 1, pp. 1-16, 1982) можно рассматривать как базовые исследования, положившие начала обоснованию целесообразности развития направления, связанного с созданием нового типа двигателей и их использования для реализации многих космических проектов.

Список публикаций профессора Лёба превышает 200 наименований. При непосредственном участии, а также под руководством профессора Лёба зарегистрировано 3 патента. Без сомнения профессор Х.Лёб является основоположником и признанным в мире специалистом в вышеперечисленных областях науки и техники.

25 ноября 2010 г. был заключен трехсторонний договор № 11.G34.31.0022 между Министерством образования и науки Российской Федерации, МАИ и Х.Лёбом о государственной поддержке проводимых в МАИ научно — исследовательских работ по разработке высокочастотных ионных двигателей (ВЧ ИД) следующего поколения.

Срок действия договора 2010 — 2012 гг.

Направления работ в 2010г.:

Для выполнения договора в МАИ организована специальная лаборатория «Исследования и разработка космических высокоимпульсных высокочастотных плазмодинамических электроракетных ионных двигателей» (Лаборатория ВЧ ИД МАИ).

Разработка проекта модернизации стендов для проведения экспериментальных исследований высокочастотных ионных двигателей (ВЧ ИД).
Анализ перспектив применения высокочастотных ионных двигателей в ближайших задачах по исследованию объектов солнечной системы.
Исследования особенностей ввода и преобразования энергии в условиях высокочастотного разряда в плазме.
Анализ базовых физических процессов функционирования ВЧ источников плазмы.
Постановка задачи исследования собственного электромагнитного излучения ВЧ ИД.

В 2011—2012 гг. под руководством профессора Хорста Лёба планируется проведение широкого спектра работ по теоретическим и экспериментальным исследованиям, связанным с разработкой нового поколения ионных двигателей с высокочастотным нагревом плазмы. Создание таких двигателей позволит решить ряд перспективных задач связанных с освоением ближнего и дальнего космоса.

Аннотация проведенных научных исследований в 2011 году