Гелиотермический ракетный двигатель

Гелиотермический ракетный двигатель – разновидность солнечных ракетных двигателей.

Использование энергии солнечных лучей в работе ракетных двигателей существенно повышает экономичность космических полетов. Ф. А. Цандер в своих работах упоминал о высокой эффективности применения солнечной энергии в ракетных двигателях. Большое внимание было уделено комбинированным установкам, сочетающим в себе принципы движения на основе солнечного паруса и гелиотермического ракетного двигателя. Фирма «Электро-Оптикол» экспериментально показала возможности высокотемпературных солнечных двигательных установок: удельный импульс, достигаемый в экспериментах, составлял около 8 км/с. Эта величина в два раза превышает показатели хороших химических ракетных двигателей при КПД преобразования солнечной энергии в необходимую энтальпию газовой струи в 60%. К сожалению, не имеется экспериментального подтверждения некоторых вопросов, которые могут оказать существенное влияние на выходные характеристики двигательной установки. Например, как изменяются характеристики солнечного ракетного двигателя при невысокой точности ориентации на Солнце. Тем не менее теоретические наработки в области гелиотермических ракетных двигателей позволяют сделать заключение о перспективности дальнейших исследований в этом направлении. По расчетам ряда исследователей, гелиотермические ракетные двигатели возможно применять не только для перевода искусственных спутников Земли с низкой околоземной орбиты на синхронную, но и при межпланетных полетах. Гелиотермический, или солнечный тепловой, ракетный двигатель считается одной из простых моделей среди большого разнообразия ракетных двигателей.

Принцип действия основан на нагреве прямыми солнечными лучами рабочего тела, которое в результате поступает в высокотемпературный теплообменник. Разогрев рабочего тела осуществляется до температуры порядка 2500 °С, в результате чего происходит его вытекание в космическое пространство, создавая реактивную силу.

Внешним параметром, который может оказать очень сильное влияние на работу двигателя, является плотность потока энергии солнечного луча, которая, в свою очередь, зависит от непосредственного положения космического аппарата в пространстве и ориентации концентратора солнечного излучения. Прототип гелиотермического ракетного двигателя прекрасно показал себя во время испытаний на стендах.