Репортаж от Wedoany，Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали новую ракетную двигательную установку, которая объединяет высокую мощность и быструю реакцию традиционных химических двигателей с высокой точностью и эффективностью электрических двигателей, позволяя малым спутникам выполнять различные маневры в космосе с использованием единого топливного бака.
В традиционных конструкциях химические двигатели позволяют малым спутникам выполнять короткие быстрые маневры (например, быстрое изменение орбиты), в то время как электрические двигатели, такие как электроспрейные двигатели, подходят для медленных, но точных перемещений. После объединения обеих систем в одной гибкость малых спутников в космосе значительно повышается, и им не нужно нести две отдельные топливные системы.
«Если вы можете интегрировать химическую и электрическую тягу в небольшом объеме, это лучшее из двух миров», — говорит Амелия Бруно, бывший постдокторант кафедры аэронавтики и астронавтики MIT. «Это открывает двери для малых спутников, позволяя им проводить больше научных исследований, больше наблюдений и выполнять больше интересных задач на более малых и дешевых платформах».
Ключевым элементом системы является специальное топливо, которое может одновременно приводить в действие как химические, так и электроспрейные двигатели. Электроспрейные двигатели — это ракеты размером с ноготь, которые используют электрическое поле для зарядки частиц жидкого топлива и их выброса для создания тяги. Это ионное жидкое топливо по сути состоит из солей, которые остаются в жидком состоянии. В течение последнего десятилетия команда MIT разрабатывала и тестировала электроспрейные двигатели для микроспутников.
Недавно исследователи обнаружили зеленое монотопливо под названием «Передовое высокоэнергетическое нетоксичное топливо для космических аппаратов» (Advanced SpaceCraft Energetic Non-Toxic propellant, ASCENT), первоначально разработанное ВВС США для химических двигателей. Оно было спроектировано как малотоксичная альтернатива гидразину — традиционному источнику топлива для химической тяги, обращение с которым чрезвычайно опасно. Поскольку ASCENT представляет собой смесь ионных жидкостей, после тестирования команда обнаружила, что оно может успешно питать как химические двигатели, так и достигать эффективности, сравнимой с традиционными ионными жидкостями при использовании в электроспрейных двигателях.
Доказав эффективность ASCENT в обоих типах тяги, команда планирует проверить эту концепцию с помощью миссии NASA «Зеленая тяга с двойным режимом» (Green Propulsion Dual-Mode). Эта миссия включает наноспутник CubeSat размером с портфель, несущий один химический двигатель и четыре электроспрейных двигателя, все из которых питаются от одного компактного двухрежимного топливного бака. Запуск CubeSat запланирован на ноябрь; в случае успеха это может проложить путь для миссий малых спутников за пределами околоземной орбиты.
«Мы можем отправить CubeSat на Марс или в пояс астероидов, где они смогут медленно путешествовать, используя электроспрейные двигатели», — говорит Пауло Лозано, профессор аэронавтики и астронавтики MIT и соавтор исследования этих двигателей. «Затем вы можете использовать химический двигатель для быстрого перемещения, чтобы наблюдать интересные объекты. У вас будет гораздо больше гибкости, чтобы делать больше».
Статья с результатами исследования, озаглавленная «Характеристика производительности электроспрейных двигателей с энергоемким ионным жидким монотопливом» (Performance characterisation of electrospray thrusters with energetic ionic liquid monopropellant), была опубликована в журнале «Journal of Propulsion and Power».
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
