Ионный двигатель для наноспутников



Специалисты из политехнической школы Лозанны создали ионный двигатель, названный ими MicroThrust. Предназначен этот ракетный двигатель для космических аппаратов массой до 100 кг. Такие аппараты чаще всего создаются в университетах и различных институтах, как правило, запускают в качестве дешевой попутной нагрузки с более тяжелыми спутниками. Выведенные таким способом миниспутники остаются на тех орбитах, на которые были доставлены ракетой-носителем.

Что меняется с изобретением миниатюрных ракетных ионных двигателей? В случае их установки на данные аппараты, эти недорогие разведчики смогли бы беспрепятственно разлететься по всей Солнечной системе, что неизмеримо бы расширило возможности учёных. Ведь в этом случае отпадает надобность в крупных дорогих разгонных ракетных блоках. А ведь именно финансовая сторона чаще всего является главным препятствием.

В разработке миниатюрного ракетного двигателя помимо политехнической школы Лозанны участвует целый ряд институтов и организаций Великобритании, Нидерландов и Швеции. Специалисты, задействованные в этом проекте, уже создали рабочий образец двигателя MicroThrust. Разработанный ионный двигатель весит менее 200 г. Сюда входит управляющая электроника и топливо (100 г). Привод может быть установлен даже в наноспутник[i], размеры которого составляют всего 10 х 10 х 10 см.

Принцип двигателя следующий. Между капилляром и электродом прикладывается высокое напряжение, заставляя ионную жидкость формировать конус. С конца этого конуса поле вырывает отдельные ионы. Разгонный электрод, который может быть добавлен, способен значительно увеличить скорость этих частиц.

Ионный двигатель для малых станций - принцип действияРабочее тело представляет собой ионную жидкость (а не газ), что является более эффективным методом. Во время работы ионного двигателя рабочая жидкость за счёт капиллярных сил поступает в кремниевые микросопла. Более тысячи таких отверстий на каждый квадратный сантиметр расположены на поверхности крошечных чипов, составляющих основу двигателя. На конце сопла ионы извлекаются из жидкости путем воздействия на них сильного электрического поля. Для его получения чипы снабжены решётчатыми электродами, к которым подводится напряжение 4000 вольт.

Скорость истечения ионов составляет более 11 км/с. Создаваемая двигателем тяга достигает 100 микроньютонов (удельный импульс около 3000 с). Для питания этого миниатюрного ракетного двигателя достаточно 4 ватт мощности, что легко может быть получено от небольших солнечных батарей. Хотя ускорение аппарата с таким двигателем очень невелико, однако за шесть месяцев его работы 10-сантиметровый наноспутник с околоземной орбиты может быть доставлен к Луне. Скорость такого аппарата будет увеличена с начальных 6,7 до 11,7 км/с. И это всего со 100 г топлива!


[i] Известный и набирающий популярность формат CubeSat






Комментариев пока нет!

Поделитесь своим мнением