Российские плазменные двигатели открывают дорогу к дальнему космосу.

Научно-технический прорыв в космическом двигателестроении: Российские плазменные двигатели открывают дорогу к дальнему космосу.

Аннотация: В сентябре 2025 года АО ГНЦ «Центр Келдыша» представил на «Международной атомной неделе» в Москве две уникальные разработки — плазменные двигатели высокой мощности КМ-50М и ИД-750. Созданные в сотрудничестве с АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», эти установки знаменуют собой качественный скачок в развитии электроракетных двигателей и являются ключевым элементом для перспективных транспортно-энергетических модулей, предназначенных для межпланетных перелётов.

Введение

Освоение дальнего космоса упирается в ограничения традиционных химических ракетных двигателей. Несмотря на высокую тягу, они обладают низким удельным импульсом, что требует колоссальных запасов топлива для длительных миссий. Альтернативой служат электроракетные двигатели (ЭРД), в частности, плазменные, которые характеризуются на порядок более высоким удельным импульсом. Это позволяет значительно экономить рабочее тело, сокращать время полёта и увеличивать массу доставляемого оборудования.

Российская школа двигателестроения имеет богатейшие традиции в этой области. Новые двигатели КМ-50М (холловский) и ИД-750 (ионный) подтверждают лидирующий статус отечественных разработок, демонстрируя рекордные для своих классов мощностные и ресурсные показатели.

Высокомощные двигатели: принципы действия и характеристики

Оба двигателя используют в качестве рабочего тела инертные газы — ксенон и криптон, однако физические принципы их работы различны.

Холловский двигатель КМ-50М

Этот тип двигателя использует для ускорения плазмы скрещенные электрические и магнитные поля. Электроны, захваченные магнитным полем, ионизируют атомы рабочего тела, создавая плазму. Ионы этой плазмы затем ускоряются электрическим полем, создавая реактивную тягу.

Ключевой особенностью КМ-50М является применение современной технологии магнитного экранирования. Эта инновация позволила радикально снизить эрозионный износ стенок ускорительного канала, который долгое время был главным ограничителем ресурса холловских двигателей. В результате был достигнут рекордный для двигателей такой мощности ресурс работы — свыше 20 000 часов.

Мощность: 50 кВт.Тяга: 1,5–1,6 Н.Удельный импульс: 3800–4200 с.

Ионный двигатель ИД-750

Ионные двигатели используют другой принцип: атомы рабочего тела ионизируются, а затем положительные ионы ускоряются до высоких скоростей в электростатической сетке.

ИД-750 демонстрирует выдающиеся показатели по удельному импульсу. Скорость истечения плазмы в зависимости от рабочего тела составляет от 80 до 100 километров в секунду. Столь высокий показатель стал возможен благодаря применению в системе ускорения ионов современных углерод-углеродных композиционных материалов, которые также обеспечили феноменальный ресурс работы — свыше 50 000 часов.

Мощность: 80 кВт.Скорость истечения плазмы: 80–100 км/с.Ресурс: свыше 50 000 часов.

Испытания и демонстрация готовности

Оба двигателя успешно прошли этап наземных огневых испытаний. В 2024 году КМ-50М был испытан в вакуумной камере Центра Келдыша, причём тестирование проводилось не только в одиночной конфигурации, но и в составе модуля из четырёх двигателей. Это является важным подтверждением готовности технологии к кластерному применению, необходимому для создания высоконадёжных и мощных двигательных установок для межпланетных буксиров.

Аналогично, ИД-750 проходил испытания в составе модуля из трёх двигателей, доказав стабильность и надёжность работы в условиях, максимально приближённых к космическим. Публичная демонстрация этих двигателей на «Международной атомной неделе» символизирует переход от этапа НИОКР к этапу практической реализации.

Энергетика будущего: ядерные источники для плазменных двигателей

Для работы столь мощных плазменных двигателей требуется соответствующий источник энергии. Солнечные батареи не могут обеспечить достаточную мощность вдали от Солнца. Единственным реалистичным вариантом для дальних космических миссий является ядерная энергетическая установка (ЯЭУ).

Центром Келдыша совместно с предприятиями Росатома ведутся активные работы в этом направлении. Разрабатываемая система преобразования тепловой энергии ядерного реактора в электрическую построена на основе высокооборотной турбины с частотой вращения 60 000 оборотов в минуту. Применение бесконтактных подшипников и других передовых решений позволяет относительно компактному реактору выдавать необходимую мегаватную мощность для питания маршевых плазменных двигателей. Синергия между ядерным реактором и электроракетными двигателями создаёт основу для создания принципиально нового класса космической техники — транспортно-энергетических модулей.

Перспективы применения и значение для мировой космонавтики

Внедрение новых двигателей открывает ряд ранее недостижимых возможностей:

Сокращение времени межпланетных перелётов. Использование мощных плазменных двигателей позволит разогнать космический аппарат до существенно большей скорости. По оценкам специалистов, время полёта к Марсу может быть сокращено с 500 до 60 дней, что критически важно для снижения радиационной нагрузки на экипаж.

Создание орбитальных буксиров. Двигатели КМ-50М и ИД-750 идеально подходят для многоразовых транспортных модулей, которые смогут доставлять грузы между различными орбитами, обслуживать лунную станцию или перевозить грузы на орбиту Марса.

Исследование дальнего космоса. Высокая энерговооружённость и скорость истечения реактивной струи позволят отправлять крупные автоматические станции с мощной научной аппаратурой к внешним планетам Солнечной системы.

Заключение

Разработка и успешные испытания плазменных двигателей КМ-50М и ИД-750 являются стратегическим прорывом, выводящим Россию в лидеры создания двигательных установок для дальнего космоса. Как заявил генеральный директор Центра Келдыша Владимир Кошлаков, «Созданные установки могут стать основой для межорбитальных транспортных систем будущего... Россия традиционно остаётся лидером в области электроракетных технологий, и новые образцы подтверждают этот статус».

Дальнейшая работа будет сосредоточена на интеграции двигателей с перспективной ядерной энергоустановкой и создании лётных прототипов. Следующее десятилетие может стать эпохой, когда быстрые и регулярные полёты к другим планетам станут реальностью.