До сих пор космические аппараты использовали разные виды топлива для химических и электрических двигателей, что требовало отдельных систем хранения и значительно увеличивало массу спутника. Разработка инженеров Массачусетского технологического института (MIT) при поддержке специалистов NASA может радикально изменить возможности малых космических аппаратов, позволяя им выполнять как быстрые маневры, так и медленные точные корректировки траектории, питая двигатели из одного топливного бака.
«Если вы можете объединить химическую и электрическую двигательные системы в одном небольшом корпусе, вы получите преимущества обеих систем, — говорит ведущий автор исследования Амелия Бруно. — Это позволит запускать малые спутники для проведения большего количества научных исследований, наблюдений и интересных миссий на меньшей и более дешевой платформе».
Электроспрей‑двигатели — это крошечные устройтсва размером примерно с монету. Они используют электрическое поле, чтобы заряжать частицы специального топлива и выбрасывать их наружу, создавая тягу. Такие двигатели невероятно экономичны и идеальны для долгих межпланетных перелетов и очень аккуратных маневров. Химические двигатели, напротив, дают мощный, резкий толчок — для быстрого разгона, торможения или смены орбиты.
Основой разработки стало специальное топливо ASCENT, созданное ВВС США для химических двигателей, как безопасная альтернатива высокотоксичному гидразину. Это вещество представляет собой ионную жидкость, которая остается текучей даже в космическом вакууме и при широком диапазоне температур.
Специалисты MIT решили проверить, подойдет ли топливо ASCENT для электроспрей-двигателей и провела серию экспериментов, тестируя их в вакуумной камере, имитирующей условия космоса. Двигатели непрерывно работали до 100 часов, демонстрируя производительность, сравнимую с традиционными электрическими топливами.
Теперь, когда выяснилось, что одно и то же топливо подходит и для химических, и для электрических двигателей, NASA готовит миссию Green Propulsion Dual Mode, запуск которой запланирован на ноябрь этого года. Небольшой спутник формата CubeSat размером с портфель оснастят одним химическим и четырьмя электроспрей‑двигателями, причем все они будут питаться из одного бака. Это будет первый в истории эксперимент с «общим баком» для двух разных систем тяги на малом космическом аппарате.
Если испытания пройдут успешно, у компактных спутников появится возможность не только надежнее работать на околоземных орбитах, но и отправляться в далекие миссии. «Мы могли бы послать кубсат к Марсу или в пояс астероидов, медленно вести его туда на электроспрей-двигателях, а затем переключается на более мощные химические двигатели, чтобы быстро подлетать к интересным объектам», поясняет соавтор работы, профессор MIT Пауло Лосано. «Универсальное топливо дает куда большую свободу и разнообразие задач для маленьких аппаратов».
Ранее ученые разработали двигатель-«хамелеон», который может подстраиваться под разные боевые задачи.
Источник: hi-tech.mail.ru