Инженеры работают над создание силовой установки для космических аппаратов, предназначенных для полетов на низкой орбите. Двигатели будут использовать в качестве топлива азот и кислород из атмосферы, что сделает полет почти вечным.
Группа ученых из МАИ и МГУ разрабатывает инновационный двигатель для космических аппаратов и полетов на высотах около 200 км. Его особенностью станет создание тяги за счет атмосферных газов – азота и кислорода. В основе технологии захват набегающих потоков газа, их сжатие с подачей в двигатель, где газы будут превращаться в плазму и выдавать реактивную тягу. С такой технологией не будет ограничений по запасу топлива, а аппараты будут меньше по размеру и дешевле. К тому же снизится стоимость вывода на околоземную орбиту.
По словам инженеров, размещение аппаратов на низкой орбите дает преимущества. Спутники могли бы обеспечивать связью без строительства базовых станций. С их помощью удалось бы покрыть интернетом всю планету. Однако пока ни одно государство не обладает техническими возможностями для реализации этих планов.
Разрабатываемая установка включает в себя двигатель, систему сбора газов, оборудование электропитания и управления. На данный момент ученые создали первые две компоненты, но без утверждения конкретных параметров. Они будут зависеть от размеров и формы космического аппарата. Пока что инженеры рассматривают уровень потребляемой мощности до 1 кВт. При решении всех конструкторских задач разработка может быть доведена до опытного образца в течение 5–7 лет.
Новые двигатели должны иметь больший ресурс для полетов на низких высотах. Это обусловлено тем, что космические аппараты сталкиваются с сопротивлением остаточной атмосферы и должны работать непрерывно. Стоимость создания такой установки будет сравнима с ценой плазменных и ионных двигателей, широко используемых в настоящее время в спутниках. Плюс новой установки в том, что она не требует хранения на борту спутника дополнительных запасов топлива и иных веществ.
Для успешной разработки ученым нужно решить две важные задачи. Во-первых, спутник на низкой орбите перемещается со скоростью 8 км/с. Чтобы провести испытания установки, требуется эмулировать эту скорость искусственным путем. Однако аэродинамические трубы способны достичь лишь максимума в 4 км/с. Для разгона воздушного потока можно воспользоваться электрическим ракетным двигателем, но его создаваемая скорость, составляющая около 100 км/с, слишком велика.
Во-вторых, плазма, образующаяся в установке из газов, обладает высокой проводимостью электричества. Для ускорения частиц в двигателе необходимо использовать высокое напряжение. Устройство само выполнено из металла, поэтому возможно короткое замыкание высоковольтных разрядов плазмы на корпус космического аппарата, что может привести к аварии. Разработчики осознают, как решить данные проблемы, однако это потребует времени и интенсивного труда.
Фото: SpaceX / Unsplash.com
