Новий іонний мікродвигун нарешті може зробити реальністю мікросупутники, які ось вже кілька років обіцяють радикально знизити вартість дослідницьких польотів у космос.

Іонні двигуни - новина з величезною бородою; їхньому застосуванню у космосі незабаром виповниться півстоліття. Проте донедавна їхня роль обмежувалася маневруванням на навколоземній орбіті. І хоча Dawn, найшвидший із космічних апаратів землян, приводиться у рух саме трьома іонними двигунами, їхньою проблемою завжди був малий питомий імпульс, який вони надають кораблю.

А ось із мікросупутниками, маса яких надзвичайно мала, все може і повинно бути набагато краще. Двигун вагою у 200 г (з контролюючою електронікою), розроблений у Федеральній політехнічній школі Лозанни (Швейцарія), здатний за шість місяців доставити з низької навколоземної орбіти до Місяця кілограмовий супутник об'ємом близько 1 дм³. Незначна маса апарату, таким чином, компенсує низький питомий імпульс двигуна, відеоматеріал про який представлений нижче.

Ключові вузли мікродвигуна збираються за допомогою фотолітографії, що використовується при виробництві електроніки (надто вже малі компоненти!). Зрозуміло, що на конвеєрі їхня вартість виробництва суттєво знизиться. Основне призначення розробки - розгін космічних апаратів з низьких навколоземних орбіт на геостаціонарну та місячну орбіти, а також відправлення до більш далеких об'єктів Сонячної системи.

Новий іонний двигун, незважаючи на свої невеликі габарити (розміром із Кубик Рубіка), здатний на політ до інших планет. (Тут і нижче ілюстрації Федеральної політехнічної школи Лозанни.)

Для викиду іонів двигун використовує кремнієві мікросопла, згруповані у компактну тягову матрицю, у якій 1000 сопел припадає на один квадратний сантиметр площі. Спочатку 3-метилімідазолій тетрафторборат (іонна рідина) без будь-якого паливного насоса, під дією капілярної сили потрапляє з маленького паливного баку у капілярні трубопроводи і далі до сопел, де потім іони палива розганяються електродом, до якого підведена напруга у 1000 В. Щосекунди полярність електричного поля на електроді змінюється на протилежну, що дозволяє використовувати для розгону всі іони - як позитивні, так і негативні.

У першу чергу розробка буде встановлена на швейцарський CleanSpace One. Призначення супутника - однократна місія по видаленню із земної орбіти попереднього космічного апарата, запущеного швейцарцями, і який нині є космічним сміттям. На думку Швейцарського космічного агентства, цьому прикладу зможуть наслідувати інші космічні держави, розпочавши орбітальне прибирання за собою. У майбутньому нові двигуни будуть ставити на мікросупутники Європейського розподіленого космічного радіотелескопа (програма OLFAR).

Однак потенційне застосування у двигуна набагато ширше. Він, як і все, що виготовляється фотолітографуванням, легко може вироблятися масово, а модульна конструкція дозволяє поєднувати двигуни у великі блоки. Діюча модель дає прискорення в 0,1 мм/с² для супутника вагою у 1 кг. Тому, щоб розігнатися з 24000 км/год (початкова швидкість, що надається супутнику хімічною ракетою, що виведе його на орбіту) до 42000 км/год (друга космічна швидкість), такому космічному апарату буде потрібно шість місяців безперервної роботи. При цьому він потребує 4 Вт потужності (мікроскопічні фотоелементи кілограмового супутника якраз впораються) і всього 100 мілілітрів палива - менше половини склянки. А тисяча таких установок можуть зробити те ж саме із 1000-кілограмовим космічним кораблем, витративши всього 100 літрів іонної рідини. Щоб долетіти до Марсу, Титану чи будь-якої іншої точки Сонячної системи, відтепер потрібно менше палива, ніж будь-коли раніше. По суті, відправити туди автоматичний космічний апарат буде коштувати не набагато дорожче, ніж до МКС; потрібно лише масштабувати рушійну установку, об'єднавши багато мікродвигунів.

Мікросопло з капілярним отвором у центрі.

Відкриваються перспективи і перед орбітальними супутниками. Теоретично активне маневрування і перехід з орбіт доступні супутникам будь-якого розміру і маси, у тому числі й у вазі до 1 кілограма. А виходить, апарати можна буде запускати групами навіть із найменшої ракети-носія, і при цьому кожний із них буде мати власну ціль не тільки на будь-якій можливій орбіті навколо нашої планети, але й у будь-якій можливій точці Сонячної системи.

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: science.compulenta.ru