Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) представили новую силовую установку для космических аппаратов, которая сочетает в себе мощь химических ракет и экономичность электрических двигателей. Разработка способна кардинально расширить возможности небольших спутников, позволяя им использовать единое топливо как для резких манёвров, так и для плавных, сверхточных корректировок курса. Исследователи нашли химическое соединение, которое одинаково хорошо работает в обоих типах двигателей, что раньше считалось практически невозможным.
Один бак вместо двух
Раньше космическим аппаратам для разных задач приходилось возить с собой отдельные запасы топлива. Химические двигатели дают мощный, но короткий импульс, чтобы быстро разогнаться или затормозить. Электрические, наоборот, работают долго и экономично, создавая небольшое, но постоянное ускорение. Проблема была в том, что эти системы требовали разных горючих веществ и собственного оборудования, что утяжеляло конструкцию и усложняло её. Теперь учёные предлагают использовать одно и то же топливо для обоих типов двигателей. По словам Амелии Бруно, бывшего научного сотрудника MIT, такая комбинация даёт космическим аппаратам «лучшее из двух миров» и открывает перед маленькими спутниками дорогу к выполнению куда более сложных научных задач.
Топливо нового поколения
Секрет технологии кроется в особом веществе под названием ASCENT. Его изначально разработали по заказу Военно-воздушных сил США как более безопасную альтернативу высокотоксичному гидразину, который десятилетиями использовался в ракетных двигателях. ASCENT относится к классу ионных жидкостей. Эти вещества очень стабильны, не испаряются в вакууме и, что самое важное, содержат огромное количество заряженных частиц — ионов. Именно это свойство делает их идеальным кандидатом для работы в так называемых электроспрейных двигателях — крошечных, размером с монету, устройствах, которые выбрасывают ионы в космос, создавая тягу.
Испытание на «МагЛев»
Чтобы убедиться, что ASCENT действительно подходит для электроспрейных двигателей, команда MIT провела серию опытов. В крошечные резервуары размером с кубик LEGO залили по одному грамму топлива, которое по густоте напоминало детское масло. Двигатели закрепили на противоположных сторонах небольшого спутника-кубсата, а сам аппарат поместили на специальную магнитную платформу для левитации. Всё это находилось внутри огромной вакуумной камеры, имитирующей космические условия. Изменяя напряжение на двигателях, исследователи заставили кубсат вращаться, словно волчок. Эксперименты показали, что ASCENT отлично работает в электроспрейных двигателях, обеспечивая такую же производительность, как и традиционные ионные жидкости.
От лаборатории до полёта к Марсу
Успешные испытания дали зелёный свет новой миссии NASA под названием Green Propulsion Dual Mode. Это будет небольшой спутник размером с чемоданчик, оснащённый одним химическим и четырьмя электрическими двигателями, которые будут питаться из одного бака. Запуск намечен на ноябрь. Если всё пройдёт успешно, технология сможет отправить кубсаты в путешествия, которые раньше были доступны только большим зондам.
«Мы могли бы отправить кубсаты на Марс или в пояс астероидов. Они будут медленно лететь туда на электроспрейных двигателях, а когда приблизятся к цели, быстро перестроятся с помощью химических. Это даёт невероятную гибкость», — поясняет соавтор исследования Пауло Лосано, профессор MIT.
Впрочем, новая система пригодится не только в дальнем космосе. Она может помочь и на околоземной орбите, например, для наблюдения за погодой и климатом. Представьте: приближается ураган, и нужно срочно развернуть группу маленьких спутников над конкретным районом. С новой силовой установкой сделать это можно будет быстро и точно, меняя скорость движения в зависимости от поставленной задачи.
