В Европе создают спутниковый двигатель на атмосферных частицах

Европейские компании TransMIT GmbH и IQM объединили усилия для разработки перспективных спутниковых двигателей класса ABEP (air-breathing electric propulsion). Эта электрореактивная система способна использовать разреженные частицы атмосферы в качестве рабочего тела, что позволяет космическим аппаратам поддерживать орбиту без необходимости нести на борту значительный запас традиционного топлива.

Проблема классических спутников

Традиционные спутники ограничены объемом бортового запаса горючего, которое необходимо для коррекции орбиты и выполнения маневров. Наличие тяжелых топливных баков увеличивает стартовую массу аппарата, удорожает миссию и жестко лимитирует срок ее службы. Особенно остро это ощущается на низких околоземных орбитах, где остаточное сопротивление атмосферы постоянно замедляет спутник, вынуждая его тратить топливо на поддержание высоты.

Принцип работы ABEP

Технология ABEP предлагает кардинально иное решение. На высотах от 180 до 250 км атмосфера Земли все еще содержит молекулы газов. Специальный двигатель захватывает эти частицы, ионизирует их и ускоряет, генерируя необходимую тягу. Такая схема теоретически снимает ограничения на время пребывания спутника на орбите: пока аппарат находится в слое атмосферы, он обеспечен «топливом» для маневров.

Этапы реализации проекта

В настоящее время проект Cathodeless Electric Propulsion Thruster for Air-Breathing Electric Propulsion Systems перешел к фазе практической проверки. Разработку безкатодного электрореактивного двигателя финансирует ESA, а техническую реализацию осуществляет компания TransMIT GmbH при поддержке IQM.

Основные технические цели разработчиков:

• Создание и испытание прототипа, стабильно работающего на смеси атмосферного азота и кислорода.
• Достижение электрического КПД на уровне не менее 50%.
• Обеспечение удельного импульса от 4200 секунд.

Преимущества безкатодной схемы

Новая система базируется на проверенной схеме высокочастотного ионного двигателя, однако ключевым нововведением стал отказ от использования катода. Традиционный катод крайне уязвим в реактивной среде, насыщенной кислородом, что делает безкатодную конструкцию гораздо более надежной для длительной эксплуатации в условиях верхних слоев атмосферы.

На данный момент прототип системы находится на этапе сборки. В ближайшем будущем специалисты приступят к серии тестов в вакуумных камерах. Если испытания пройдут успешно, технология «воздушно-реактивной тяги» откроет путь к созданию нового поколения долговечных спутников, способных эффективно функционировать на экстремально низких орбитах с минимальными затратами на эксплуатацию.