Двигатель на ладошке
Российский производитель микроспутников компания Avant Space — резидент инновационного центра «Сколково» — в 2020 году планирует запустить малый космический аппарат с миниатюрным ионным двигателем собственной разработки. Впервые в мире в такой системе будет реализована технология внешнего магнитного поля, увеличивающая энергоэффективность двигателя. По мнению экспертов, проект выглядит перспективным, особенно в условиях значительного роста рынка малых космических аппаратов.
Как рассказали «Известиям» в Avant Space, компания разрабатывает две модификации двигателя — GT-50 и GT-100. Лабораторная модель источника ионов проходит испытания в лаборатории «Физика плазмы» МГУ. После отработки процессов в газоразрядной камере двигателя модель будет направлена в Московский физико-технический институт для независимых стендовых испытаний.
— Мы получили грант фонда «Сколково» в феврале 2016 года. Сейчас находимся на этапе подтверждения эффективности выбранной схемы, — рассказал «Известиям» основатель компании Антон Оссовский. — Впервые в мире в ионном двигателе реализовано внешнее магнитное поле, что позволило повысить энергоэффективность системы. Считаем, что это станет ключевым конкурентным преимуществом нашей разработки. Полагаем перспективным использование таких двигателей на низкой орбите Земли в составе спутников мини-класса.
Принцип работы ионного двигателя заключается в следующем. В камеру сгорания подается ксенон, который ионизируется под действием электромагнитного поля. При этом образуются положительно заряженные ионы и свободные электроны. Движение ионов создает тягу — для этого они ускоряются стационарным электрическим полем с помощью специальных сетчатых электродов.
Ионные двигатели характеризуются высоким импульсом. Они расходуют малое количество газа для совершения маневра. Такие двигатели уже давно используются в космических аппаратах. Но в последнее время они получили второе дыхание благодаря миниатюризации.
Кроме малых размеров (у GT-50 — 5 на 5 см, у GT-100 — 5 на 10 см), особенность разработки Avant Space — в использовании внешнего магнитного поля. Благодаря ему скорость истекания ионов из двигателей достигает 40 км/с. Это обеспечивает экономичное использования топлива и высокий импульс двигателя.
Генеральный конструктор компании «Лин Индастриал» (занимается разработкой сверхлегкой ракеты-носителя) Александр Ильин считает перспективным использование ионных двигателей малой тяги. По его мнению, подобные разработки будут особенно полезны для микроспутников — рынок их создания и запуска в последнее время растет очень активно.
— Например, такие двигатели подходят для коррекции орбиты стационарных спутников связи, — рассказал Александр Ильин. — Также их можно использовать в качестве маршевого двигателя для выведения космических аппаратов на целевую орбиту. Применение таких технологий делает изучение дальнего космоса гораздо более эффективным с точки зрения экономии топлива.
Согласно открытым данным, активный рост количества стартов нано- (менее 10 кг) и микроспутников (менее 100 кг) начался в 2013 году, когда на орбиту было запущено почти 100 таких аппаратов. С тех пор количество пусков растет. В этом году на орбиту будет выведено более 200 подобных спутников. Ожидается, что в 2020 году стартуют около 400 нано- и микроаппаратов.
