Российские учёные создали компактный плазменный двигатель для малых спутников

Учёные Московского авиационного института (МАИ) представили инновационную разработку в области космического двигателестроения — импульсный плазменный двигатель (ИПД), адаптированный специально для миниатюрных спутников формата CubeSat. Эта новинка не только обещает повысить манёвренность и продлить срок активной службы малых космических аппаратов, но и предлагает практическое решение одной из самых острых проблем современной космонавтики — утилизации отработавших спутников.

Двигатель работает по принципу импульсного плазменного ускорителя. Процесс можно сравнить с очень быстрым и мощным «выстрелом»: электрическая энергия накапливается в конденсаторе, далее передаётся в разрядный канал, где под её воздействием, твёрдое рабочее тело (фторопласт) мгновенно испаряется. Испарённое вещество превращается в заряженные частицы — плазму, которая затем разгоняется мощным электромагнитным полем. Короткий, но интенсивный выброс этой высокоскоростной плазмы создаёт реактивную тягу, позволяющую перемещать или корректировать положение спутника. Весь цикл занимает доли секунды и может повторяться с высокой частотой, обеспечивая необходимое суммарное воздействие на аппарат.По данным пресс-службы МАИ, двигатель обладает рядом значительных преимуществ, которые делают его уникальным решением для микро- и наноспутников. Ведь высокая скорость истечения плазмы напрямую увеличивает удельный импульс — ключевой показатель эффективности ракетного двигателя. Это означает большее изменение скорости аппарата при меньшем расходе рабочего тела.

Кроме того конструкция двигателя исключительно проста. В нём отсутствуют сложные системы подачи, насосы, клапаны или высокотемпературные камеры сгорания, характерные для химических или даже некоторых электроракетных двигателей. А использование недорогих материалов (таких как фторопласт) и отсутствие сложных в производстве компонентов значительно снижают себестоимость. И, что самое важное, двигатель идеально вписывается в строгие массо-габаритные ограничения формата CubeSat.

Разработка решает две фундаментальные задачи. Во-первых, продление и расширение миссий. Большинство CubeSat сегодня не имеют собственных двигательных установок. После вывода на орбиту они дрейфуют по инерции, не имея возможности маневрировать, корректировать орбиту или компенсировать атмосферное торможение. ИПД от МАИ даст малым спутникам эту возможность. Во-вторых, производить контролируемый сход с орбиты. Это позволяет выполнить рекомендации международных стандартов по снижению космического мусора (например, правило «25 лет»), что критически важно в условиях стремительного засорения околоземного пространства.

На сегодняшний день двигатель находится на этапе наземных испытаний, в ходе которых отрабатываются его характеристики, надёжность и ресурс. Команда разработчиков активно готовится к первым лётным тестам, которые станут ключевым доказательством работоспособности технологии в реальных космических условиях. В перспективе, как отмечают в МАИ, данная разработка ляжет в основу целой линейки маломощных электроракетных двигателей. Они смогут решать широкий спектр задач в околоземном пространстве: от тонкой коррекции орбиты и ориентации научных аппаратов до обслуживания орбитальных группировок связи и дистанционного зондирования Земли.

Источник