НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОВОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

© В.Н.Акимов, Н.И.Архангельский, А.С.Коротеев, Е.П.Кузьмин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2001 г.

В известных до последнего времени концепциях солнечных тепловых ракетных двигателей (СТРД) нагрев рабочего тела (как правило, водорода) до высокой температуры перед подачей его в двигатель осуществляется в теплообменнике, который получает тепловую энергию от солнечного концентратора.

Для получения приемлемых уровней тяги и удельного импульса, при которых обеспечивается эффективное применение СТРД в составе средств межорбитальной транспортировки (СМТ) космических аппаратов (КА) и компонуемость в располагаемой зоне размещения полезного груза ракеты-носителя, в состав СТРД должны входить тепловой аккумулятор (ТА) и многорежимный ракетный двигатель, способный работать как с дожиганием горячего водорода с кислородом, так и без дожигания. Потребная площадь солнечных концентраторов должна составлять 60-100 м2 при высоких точностях формы разворачивающихся рабочих поверхностей (-10') и их постоянной ориентации на Солнце (-10'). Разработка, изготовление и эксплуатация такой высокоточной системы концентрации солнечной энергии требует решения весьма сложных научных, материаловедческих и конструкторско-технологических проблем.

Поисковые исследования более простых схем двигателей, использующих солнечную энергию, проведенные в Центре Келдыша в 1997-1998 г.г., послужили основой для разработки новой концепции СТРД, когда в качестве источника энергии для периодической «зарядки» теплового аккумулятора, вместо солнечного концентратора используется обычная планарная солнечная батарея системы электроснабжения КА, а вместо приемника концентрированного солнечного излучения, совмещенного с тепловым аккумулятором, используется высокотемпературный электронагреватель, размещенный внутри ТА.

СТРД с электронагревным ТА и многорежимным ракетным двигателем (патент РФ на изобретение №2126493, приоритет от 18.03.98, патентообладатель Центр Келдыша) более прост в разработке, изготовлении и эксплуатации и более эффективен при использовании в составе ДУ СМТ в сравнении с СТРД с солнечным концентратором.