В МИФИ построили плазменный двигатель для наноспутника в два раза мощнее предшественника

МОСКВА, 14 февраля. /ТАСС/. В Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ завершились испытания плазменного двигателя в составе наноспутника "Святобор-1", который отправится в космос в первой половине 2023 года. Об этом ТАСС сообщили во вторник в МИФИ, отметив, что новый двигатель в два раза мощнее своих предшественников при тех же энергопотреблении и массе.

"Завершились огневые испытания абляционной импульсной плазменной двигательной установки VERA с увеличенной тягой. Двигатель впервые прошел испытания в составе наноспутника "Святобор-1", который планируется запустить на орбиту в первой половине 2023 года", - рассказали в МИФИ. Ученые Института лазерных и плазменных технологий МИФИ создали новую версию плазменного двигателя VERA, который при неизменных заданных параметрах, таких как ограничения в энергопотреблении и массе, превосходит прошлые модификации по тяге в два раза. В предыдущей версии двигателя, запущенной на орбиту в августе 2022 года, средняя тяга не превышала 15 мкН (микроньютонов), в новом двигателе она доходит до 30 мкН.

В 1960-х годах советский ученый Виктор Храбров решил задачу создания плазменного двигателя с минимальным энергопотреблением в 10 Вт. В 1964 году его плазменный двигатель отправился в космос первым в мире. Однако, двигатель Храброва предназначался не для наноспутника, а для межпланетной станции, соответственно, ограничения по габаритам и массе для двигательной установки были менее жесткими.

"Наша задача состояла в том, чтобы при значительно меньших габаритах и массе сохранить приемлемую тягу, при этом снизив в разы потребляемую мощность, до уровня не более 3 Вт, - рассказал технический консультант проекта "Святобор-1" Игорь Егоров. - У Храброва одна только конденсаторная батарея весила 1,5 кг, нам же нужно было уложить всю двигательную установку в 500 г. Пришлось использовать маленькую конденсаторную батарею, что неизбежно приводит к уменьшению разрядного тока в двигателе, а с ним падает и эффективность. Решением проблемы стала магнитная катушка, создающая на выходе двигателя магнитное сопло, дополнительно ускоряющее плазму, а для последней модификации двигателя с тягой в два раза большей мы изменили в магнитной катушке диаметр, длину и число витков". Изменилось и рабочее тело двигателя по сравнению с храбровской разработкой - вместо фторопласта, который при малом разрядном токе обугливается, приводя к быстрому выходу двигателя из строя, ученые МИФИ подобрали новый пластик - полиацеталь (полиформальдегид), свободный от этого недостатка, так как он не имеет сплошной углеродной цепочки.

Спутник "Святобор 1" изготовлен на основе платформы OrbiCraft-Pro компании "Спутникс" (входит в многопрофильную IT-компанию АО "Ситроникс"). Создание крупных спутниковых группировок - мировой тренд в космонавтике, он развивается и в России. Но запуск множества спутников на одной ракете порождает ряд проблем, в частности, после запуска все спутники летят одной компактной группой. Для эффективной работы наноспутники должны распределяться по орбите на некотором расстоянии друг от друга. Именно новый двигатель позволит сформировать группировку с правильной конфигурацией.

Подготовка к испытаниям

Сейчас наноспутник "Святобор-1" готовится к вибрационным и термовакуумным испытаниям, а его создатели занимаются уже новой версией абляционного импульсного плазменного двигателя, в котором будет применена другая геометрия электродов - рельсовая, а не коаксиальная. Это позволит более эффективно использовать рабочее тело, разгоняя плазму до большей скорости. Конечно, отметили в МИФИ, за высокую скорость плазмы придется "платить" ростом энергопотребления, но теперь это не является проблемой - под двигатель выделяют до 100 Вт питания.