Харківський двигун для Маска? Такого в космосі ще немає

Більше двох років у Харкові вчені з Національного аерокосмічного університету ім. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» спільно з акціонерним товариством FED створювали іонно-плазмовий двигун, який за своїми характеристиками перевершить існуючі. Однак, кажуть розробники, цьому передували десятиріччя теоретичних напрацювань вишу. А наразі дослідний зразок, «серце» для супутників і космічних кораблів, випробовують у не менш унікальній для країни лабораторії.

ТАКОГО В КОСМОСІ ЩЕ НЕМАЄ

У лабораторії плазмових двигунів Національного аерокосмічного університету ім. Жуковського спільний виріб вишу та приватної компанії зараз випробовують. На запитання, чи це на столі ті самі чудо-двигуни, науковці, киваючи, жартують, що люблять плазму, не менше, ніж дружин, а свою розробку плекали, наче сад, – десятиріччями.

У лабораторії справді не один іонно-плазмовий двигун, призначений для супутників різної маси та енергопотужності, але «найголовніший» – від травня у вакуумній камері, в якій імітуються умови космічного простору.

Керівник лабораторії Андрій Лоян запевняє: в цьому приміщенні зібрано абсолютно все, що необхідно для дослідження плазмових двигунів.

У вакуумній камері, пояснює вчений, з дослідним зразком роблять усе те, що з ним може трапитися від моменту встановлення на космічний апарат, і до того часу, коли закінчиться термін експлуатації двигуна.

«Це й ударні навантаження при перевезенні, й ударні навантаження під час запуску, вплив біляземної плазми, вплив вакуумного простору, вплив іонного пучка під час самої роботи. Проходить повний цикл теплових, термовакуумних випробувань – абсолютно весь комплекс. Апарати, на які ставиться двигун – дуже дорога техніка, і вона повинна мати щонайвищий рівень надійності. Тому перевірка ретельна. Випробування, власне, вартують дорожче, ніж сам двигун», – каже Лоян.

Саме в цьому й полягала основна складність для вишу – знайти фінансування. Ресурс роботи двигуна має бути 15-17 тисяч годин, це півтора-два роки безперервної роботи, а через рік випробувань у виробі можна знайти якийсь недолік, який треба усунути, а потім повторити весь цикл випробувань спочатку.

Кожний із двигунів перебуває на різному етапі випробувань. Двигун, зроблений спільно з АТ FED, Лоян називає «малюком, який щойно навчився ходити». «Але дуже добре ходити! І навіть «говорить», – сміється вчений. – Ті методики, котрі ми зараз маємо, можуть суттєво скоротити час випробувань. Ідеться не про одне ноу-хау, яке я поки що не можу розкрити – до захисту докторської з цієї теми», – говорить Лоян.

Також учений наголошує: для того, щоб вдалося зробити за 2-3 роки такий двигун, потрібно було протягом 20 років займатися дослідженнями, а до цього – підготувати спеціалістів для проведення цих досліджень. «Увесь цей процес почався ще в середині 1950-х, і лише зараз ми маємо перший іонно-плазмовий двигун, що спроєктований, зроблений і випробовується в Україні. У нашому виробі застосовані ноу-хау, які на сьогодні не доступні нашим конкурентам. Це і MSL-перетворення координат, центрально-розміщений катод, високий градієнт магнітного поля, і це далеко не все, що дає суттєве покращення параметрів тяги, ККД і ресурсу. Наш двигун, однозначно, має удвічі більший ресурс, ніж будь-який існуючий на планеті. Унікальний. Такого двигуна в космосі ще немає», – заявляє Лоян.

Підтримує вченого колега з FED. «Двигун уперше запустили у травні 2020 року, відтоді він випробовується. Напрацьовано більше 100 годин, і всі параметри в нього не те що успішні – рекордні», – говорить заступник головного конструктора зі спеціальних виробів АТ «ФЕД» Олександр Бочкарьов.

ЗРОБИТИ 50 ДВИГУНІВ НА РІК

Розроблений двигун може працювати і на 3, і на 5 кВт, у майбутньому – це дві окремі лінійки продукції.

Ректор Національного аерокосмічного університету ім. Жуковського Микола Нечипорук підтверджує, що Україна вже давно могла би продавати свої іонно-плазмові двигуни, але отримати таке фінансування від держави на перспективну розробку – нереально.

«У нас унікальний комплекс обладнання, сформована потужна наукова школа, але грошей на виготовлення двигуна університет, звичайно ж, не має. Лише комерціалізація за рахунок приватної компанії дозволила втілити розробку в життя», – зазначає Нечипорук.

Харківський двигун можна встановити на будь-яку космічну техніку. Його призначення – корекція орбіти, орієнтація супутника, а ще двигун можна використовувати як маршевий – для дальніх місій на планети чи астероїди.

Голова правління АТ «ФЕД» Віктор Попов зазначає, що технічне завдання на розробку двигуна підприємство отримало, працюючи з Європейським космічним агентством. У спільний з «ХАІ» проєкт компанія вклала вже понад 6 мільйонів доларів. «Це ж і конструкторська розробка, і робота технологів, і закупка та створення спеціального обладнання. На сьогодні наша компанія витратила більш як 6 мільйонів доларів протягом 2,5 року. Й основні інвестиції, безумовно, нас ще чекають попереду, оскільки нам потрібно пройти ще певні випробування. А апаратури для повного циклу випробувань, на жаль, в Україні просто немає, а в Європі таке обладнання коштуватиме нам 10-15 мільйонів євро. Тому сьогодні ми працюємо з інженерами, вченими інституту, щоб вдосконалити наявне в них обладнання і провести повні випробування двигуна в Харкові. Розраховуємо, що це вартуватиме ще близько 5 мільйонів доларів», – говорить Попов.

За його прогнозом, випробування закінчаться в 2022 році. До того часу, впевнений Попов, компанія вже матиме реальних покупців. Маркетингова служба над цим уже працює. Наразі найбільше зацікавилися харківською розробкою Китай, Туреччина, Німеччина. І, звичайно ж, FED хоче продавати свою продукцію Ілону Маску. Наразі компанія, згідно з американськими «правилами гри», реєструється на спеціальній платформі NASA, щоб мати змогу запропонувати двигуни в США.

«Маск трудиться над програмою створення 12 тисяч супутників для забезпечення стійкого зв’язку в будь-якій точці світу. В залежності від потужності супутника, на ньому може бути від 4 до 20 таких двигунів. Уявіть, який це ринок, а країни, що виробляють потрібну йому продукцію, можна перерахувати на пальцях. Тож у нас хороші шанси», – усміхається Попов.

Він запевняє, що FED готовий до повного циклу виготовлення двигунів: спочатку до 50 штук на рік, а в перспективі – й 100.

ДОВІДКОВО. FED – одне з провідних приватних підприємств України, яке спеціалізується на розробці, виробництві, сервісному обслуговуванні та ремонті агрегатів авіаційного, космічного та загальномашинобудівного призначення. Системи управління польотом виробництва компанії FED мають ключове значення для організації безпеки літаків і вертольотів. Близько 90% виробленої продукції експортується. Компанія працює на ринках Китаю, Південної Кореї, Канади, Туреччини, країн Європи.

Національний аерокосмічний університет ім. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», що заснований у 1930 році, випускає фахівців у галузі розробки і виробництва авіаційної та космічної техніки. Історія вишу тісно пов'язана з розвитком авіаційної техніки і науки в Радянському Союзі. Літаки, які розроблялися в конструкторському бюро «ХАІ», виготовлялися серійно на авіаційних заводах.

Юлія Байрачна, Харків
Фото В’ячеслава Мадієвського