Електричний двигун на йоді вперше випробували в космосі

Французька компанія ThrustMe вперше випробувала в космосі електричну рухову установку на йоді. Двигун NPT30-I2 був встановлений на супутнику-кубсаті і за 11 включень на навколоземній орбіті підтвердив ефективність своєї роботи. Стаття опублікована в журналі.

Щоб космічний апарат міг рухатися в просторі і виконувати різноманітні маневри, такі як виходи на орбіту або корекція траєкторії, йому необхідна рухова установка, конструкція якої залежить від завдань апарату. Електрореактивні двигуни використовують для прискорення робочої речовини електричні та магнітні поля і встановлюються не тільки на навколоземні апарати, але і на багато міжпланетних станцій, такі як SMART-1, Dawn або «Хаябуса-2».

Оскільки доступна потужність космічних апаратів обмежена, електричні рухові установки повинні володіти максимальним ставленням створюваної тяги до потужності, що вимагає робочої речовини з низьким порогом іонізації і високою атомною масою. На сьогоднішній день найчастіше використовується ксенон, проте це рідкісний газ, що вимагає спеціальних умов зберігання, що веде до дорогого процесу виробництва і спеціалізованого обладнання для використання. Очікується, що з розвитком великих супутникових угруповань попит на ксенон в космічній галузі може перевищити пропозицію протягом наступних десяти років.

Однією з альтернатив ксенону є йод, який набагато більш поширений в природі і обходиться дешевше в процесах виробництва і зберіганні. Крім того, як атомарний, так і двохатомний йод володіють більш низьким порогом іонізації, а двохатомна молекула йоду має відносну масу майже в два рази більше, ніж атом ксенона. Однак до недавнього часу ще жодна рухова система, що використовує йод, не випробовувалася в космосі.

Команда інженерів з космічної компанії ThrustMe, що базується у Франції, на чолі з технічним директором Дмитро Рафальським (Dmytro Rafalskyi) опублікувала результати розробки і випробувань в космосі йодної електричної рухової установки NPT30-I2.

Номінальна потужність двигуна становить 55 ватт, а тяга - 0,8 мілліньютон. Він використовує як робочу речовину твердий двохатомний йод, який зберігається в пористому керамічному блоці з оксиду алюмінію і сублімується при контрольованому нагріванні. Іонізація отримуваної газової суміші проводиться за рахунок радіочастотної індуктивної антени, а іони з плазми витягуються і прискорюються за допомогою електростатичних сіток. Катод, встановлений після сіток, необхідний для нейтралізації об'ємного заряду іонного пучка. Маса двигуна з паливом становить 1,2 кілограма, а його розміри - 96 на 96 на 106 міліметрів.

6 листопада 2020 року в космос був запущений супутник-кубсат Beihangkongshi-1, формату 12 U і загальною масою 20 кілограм, який оснастили двигуном NPT30-I2. Супутник був виведений на кругову сонячно-синхронну орбіту з висотою близько 480 кілометрів і провів ряд маневрів, які показали, що рухова установка здатна підтримувати орбіту апарату і допомагати йому ухилятися від зіткнень з іншими супутниками. Таким чином, дослідники підсумовують, що йод не тільки є життєздатною заміною ксенона, але і дозволяє поліпшити характеристики двигуна.

Раніше ми розповідали про результати випробувань європейського прямоточного іонного двигуна і те, як 3D-друк здешевить створення іонних двигунів для кубсатів.