Спутники CubeSat обзаведутся ионными микродвигателями

Крошечная установка толщиной в 2 мм обеспечивает тяговое усилие в 50 мкН, чего достаточно для приведения в движение небольшого космического аппарата в условиях близкой к нулю гравитации.

Миниатюрный ионный двигатель, созданный в Массачусетском технологическом институте (США), обещает серьёзно расширить возможности, предоставляемые учёным малыми искусственными спутниками Земли.

Пауло Лозано (здесь и ниже фото Массачусетского технологического института).

Небольшие космические аппараты, проектирующиеся различными университетами и компаниями, используют в основном формат CubeSat. Этот стандарт создан под руководством Боба Твиггса (Bob Twiggs), профессора факультета аэронавтики и астронавтики Стэнфордского университета (США). CubeSat-аппараты имеют размеры 10×10×10 см; допускается объединение двух или трёх стандартных кубов в составе одного спутника с габаритами 10×10×20 и 10×10×30 см соответственно.

Из-за небольших размеров CubeSat-спутники не имеют собственного двигателя. Поэтому такие КА обычно вращаются вокруг планеты на низкой орбите, а после выполнения миссии попросту сгорают в атмосфере.

Прототип микродвигателя для небольших спутников.

Пауло Лозано, адъюнкт-профессор аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института, считает, что, имея собственную силовую установку, спутники CubeSat могли бы выполнять задачи, которые сейчас им недоступны. К примеру, исследователи получат возможность корректировать орбиту аппаратов, изменять их ориентацию и располагать дальше по отношению к Земле. А поможет в этом ионный микродвигатель особой конструкции.

Принцип работы микроустановки г-н Лозано сравнивает с системой питания деревьев: жидкость, поглощаемая корнями из почвы, поднимается через каналы уменьшающегося диаметра и доставляется к листьям, где испаряется под действием солнечных лучей. Ионный микродвигатель содержит несколько слоёв пористого металла, каждый из которых имеет всё более узкие каналы.

В нижней части микродвигателя располагается крошечный резервуар с жидким топливом. Верхний слой, покрытый золотом, содержит 500 тончайших сопел. При подаче напряжения выходящие из них пучки ионов создают тягу, позволяя управлять мини-спутником.

Испытания показали, что микродвигатель обеспечивает 50 мкН. В условиях практически полного отсутствия гравитации этого достаточно для того, чтобы привести в движение аппарат весом около 1 кг.

Предложенная технология позволяет создавать силовые установки размером 10×10×2 мм. На одном мини-спутнике может быть размещено несколько таких ионных блоков (на одной или разных сторонах), а необходимое напряжение обеспечат солнечные панели.

Между тем, несмотря на небольшие размеры аппарата, стоимость вывода CubeSat на орбиту может превышать $100 тыс. Впрочем, микродвигатели позволят продлить срок эксплуатации спутников — а значит, полнее оправдать затраченные средства.