Инженер Франческо Романо из Штутгартского университета разработал концепт плазменного двигателя, который работает на разреженном воздухе верхних слоев атмосферы вместо дорогостоящего топлива из баллонов.
Читайте также:
Энергия квантового масштаба. Ученые создали первый в мире сверхпроводящий тепловой двигатель Эта концепция решает главную проблему спутников на сверхнизких околоземных орбитах (VLEO) на высотах от 100 до 450 километров.
С одной стороны, работа на такой высоте позволяет разведывательным и научным камерам делать детальные снимки поверхности Земли, а радарам — расходовать меньше энергии. С другой — сопротивление остаточной атмосферы требует непрерывной работы корректирующих двигателей, из-за чего аппараты быстро расходуют дорогостоящий инертный газ ксенон и сходят с орбиты.
Романо разработал систему «воздушно-дышащего» электроракетного двигателя (ABEP). Специальный воздухозаборник захватывает молекулы газа непосредственно перед аппаратом, направляет их в двигатель, ионизирует с помощью радиочастотного поля и выбрасывает плазменную струю назад, обеспечивая постоянную тягу.
Об этом сообщает phys.org.
Главной технической проблемой был атомарный кислород верхних слоев атмосферы, который быстро разъедает металлические электроды традиционных ионных двигателей и разрушает нейтрализаторы заряда. Чтобы обойти это препятствие, автор сделал двигатель полностью бесконтактным.
При разработке катушки инженер вдохновлялся конструкцией медицинских МРТ-сканеров, использовав антенну типа «птичья клетка», которая направляет в плазму до 99% энергии. Соленоид формирует магнитное сопло, выталкивающее квазинейтральный поток частиц без необходимости в хрупких катодных пушках.
Входной заборник на основе параболического зеркала с графитовым покрытием смог уловить 94,3% молекул даже при отклонении аппарата от курса. В ходе лабораторных испытаний в вакуумной камере двигатель уверенно создавал поток плазмы при мощности всего 50–60 Вт.
Расчеты, выполненные на примере известного европейского спутника-гравиметра GOCE, показали, что новая установка позволит аппаратам неограниченно долго удерживать орбиту на высоте 190–250 километров, потребляя менее 1,6 кВт энергии от бортовых солнечных панелей.
Эта технология также открывает путь к экстремально низким орбитам Марса. В атмосфере Красной планеты, состоящей из углекислого газа, такой двигатель способен удерживать спутники на высоте всего 120–160 километров.
Читайте также:
Инженеры нашли способ сэкономить тысячи литров авиакеросина на межконтинентальных рейсах
