sov2

Европейцы создали миниатюрный двигатель для межпланетных миссий

3 апреля 2012, 12:55 Распечатать

Экономичный привод для малых спутников позволит им превращаться в межпланетные станции, способные на самостоятельные рейсы к Луне, астероидам или Марсу. В силу дешевизны подобных аппаратов они могут революционизировать изучение космоса.

Инженеры из политехнической школы Лозанны (EPFL) построили прототип ионного двигателя под названием MicroThrust. Он предназначен для космических аппаратов весом от 1 до 100 килограммов. Такие аппараты, нередко создаваемые в университетах и институтах, обычно запускают как дешёвую попутную нагрузку вместе с более крупными спутниками. При этом малыши остаются на тех орбитах, на которые их доставила ракета-носитель.


Основная идея проекта: освобождение пико- и наноспутников от оков околоземной орбиты

Основная идея проекта: освобождение пико- и наноспутников от оков околоземной орбиты

Но представьте, как расширились бы возможности учёных, если бы недорогие «разведчики» могли бы самостоятельно разлетаться по Солнечной системе, не нуждаясь в крупных разгонных блоках или в объединении с редкими и дорогими флагманскими межпланетными миссиями.

В разработке сверхкомпактного космического привода, помимо EPFL, как ведущей организации, примает участие целый ряд институтов и компаний Великобритании, Нидерландов и Швеции. Учёные и инженеры уже создали несколько макетов и моделей, а недавно на свет родился первый рабочий образец двигателя MicroThrust.

Этот двигатель весит менее 200 граммов, включая управляющую электронику и даже топливо (порядка 100 граммов). Он может быть легко интегрирован в спутник размером всего 10 х 10 х 10 сантиметров, а ведь это известный и набирающий популярность формат CubeSat.

В отличие от предшественников, запас рабочего тела в MicroThrust представляет собой не газ, а ионную жидкость. Авторы устройства выбрали состав EMI-BF4, применяемый в ряде областей техники в роли электролита.

Во время работы устройства данная жидкость за счёт капиллярных сил поступает в микроскопические кремниевые сопла. Более тысячи таких отверстий на каждый квадратный сантиметр расположены на поверхности крошечных чипов, составляющих сердце двигателя.

На конце сопла ионы извлекаются из жидкости за счёт сильного электрического поля. Для его генерации чипы снабжены решётчатыми электродами. К ним прикладывается напряжение в четыре тысячи вольт.

Ионы покидают чипы со скоростью до 10 км/с, создавая тягу до 100 микроньютонов (при удельном импульсе примерно в 3000 секунд). При этом полярность поля ежесекундно меняется, так что для формирования реактивной струи в новой конструкции используются и положительные, и отрицательные ионы.

Хотя для работы этого двигателя необходимо высокое напряжение, расходуемая им энергия более чем скромна. MicroThrust способен уложиться в возможности небольших солнечных батарей типичного наноспутника, поскольку потребляет менее 4 ватт мощности.

Ускорение, развиваемое подобным аппаратом, очень невелико. Но за шесть месяцев работы устройства MicroThrust всего 100 миллилитров топлива смогут перенести 10-сантиметровый спутник с околоземной орбиты к Луне, утверждают авторы проекта. При этом скорость такого «исследователя» будет постепенно увеличена с начальных 6,7 км/с до 11,7 км/с.

Сейчас европейские учёные занимаются доводкой конструкции двигателя. По их словам, на отладку и тесты уйдёт ещё год. И уже известны пилотные миссии, в которых будет использован новый привод.

Во-первых, речь идёт об орбитальном «мусорщике» CleanSpace One, создаваемом в EPFL. А во-вторых, устройство MicroThrust должно быть установлено на спутниках голландского проекта OLFAR. Последний предусматривает развёртывание вдали от Земли целого роя наноспутников. Сообща они сформируют низкочастотный радиотелескоп с апертурой в десятки километров.

Швейцарцы указывают, что запуск CleanSpace One может состояться года через три-четыре, а проект OLFAR должен быть реализован в течение десятилетия.

 

Новый двигатель европейцы также называют «электроспреем». Его принцип прост. Высокое напряжение, прикладываемое между капилляром и электродом, заставляет ионную жидкость формировать конус, с конца которого поле вырывает отдельные ионы. Добавочный разгонный электрод (на рисунке не показан) может значительно увеличить скорость этих частиц

Новый двигатель европейцы также называют «электроспреем». Его принцип прост. Высокое напряжение, прикладываемое между капилляром и электродом, заставляет ионную жидкость формировать конус, с конца которого поле вырывает отдельные ионы. Добавочный разгонный электрод (на рисунке не показан) может значительно увеличить скорость этих частиц

Схема новинки. Основу устройства составляют микрочипы с тысячами сопел-капилляров (вверху справа). Каждое такое сопло (внизу) напрямую сообщается с топливным баком, содержащим ионную жидкость. Правее капилляра видны извлекающий и ускоряющий электроды. Вверху слева показан один из спутников, на котором может быть применён новый ионный двигатель

Схема новинки. Основу устройства составляют микрочипы с тысячами сопел-капилляров (вверху справа). Каждое такое сопло (внизу) напрямую сообщается с топливным баком, содержащим ионную жидкость. Правее капилляра видны извлекающий и ускоряющий электроды. Вверху слева показан один из спутников, на котором может быть применён новый ионный двигатель

Опытные чипы с одним и девятнадцатю капиллярами под микроскопом. Готовые устройства представляют собой квадратики со стороной 1 см

Опытные чипы с одним и девятнадцатю капиллярами под микроскопом. Готовые устройства представляют собой квадратики со стороной 1 см

Пробная решётка с 19 соплами была протестирована в вакуумной камере

Пробная решётка с 19 соплами была протестирована в вакуумной камере



Комментарии размещаются сторонними пользователеми нашего сайта. Мнение редакции может не совпадать с мнением пользователей.

TitleВесьма качественная статья, приятно прочитать.
класс
id страницы
   Правила общения на сайте.   Забаненные




Гостиница Париж
Реклама


Думская.Мир

Оскар-2015: фильм “Бердман” стал лидером по числу наград (фото, видео)
Оскар-2015: фильм “Бердман” стал лидером по числу наград (фото, видео)


На неделю моды в Нью-Йорке пригласили моделей-инвалидов (фото)
На неделю моды в Нью-Йорке пригласили моделей-инвалидов (фото)


Лучшие снимки космического телескопа «Хаббл» (фото)
Лучшие снимки космического телескопа «Хаббл» (фото)


Огромный неприличный рисунок в аэропорту Дублина взорвал интернет (фото)
Огромный неприличный рисунок в аэропорту Дублина взорвал интернет (фото)


Как жители Австралии и Новой Зеландии встретили 2015 год (фото)
Как жители Австралии и Новой Зеландии встретили 2015 год (фото)


В Китае девушки-Санты в бикини устроили лыжный забег (фото)
В Китае девушки-Санты в бикини устроили лыжный забег (фото)


Белгород-днестровский горсовет намерен окончательно уволить мэра Нановского
Белгород-днестровский горсовет намерен окончательно уволить мэра Нановского


Дело о закупке несуществующих БТРов у одесской фирмы передано в суд
Дело о закупке несуществующих БТРов у одесской фирмы передано в суд


Прикладная археология: в одесском райцентре продолжают воровать... канализацию (фото)
Прикладная археология: в одесском райцентре продолжают воровать... канализацию (фото)


В Лондоне завершилось создание масштабной инсталляции из красных маков (фото)
В Лондоне завершилось создание масштабной инсталляции из красных маков (фото)


Саммит "Большой двадцатки" в Австралии завершился без Путина
Саммит "Большой двадцатки" в Австралии завершился без Путина


Новым чемпионом мира по футболу стала сборная Германии
Новым чемпионом мира по футболу стала сборная Германии


В Тель-Авиве запустят магнитные монорельсовые такси (фото)
В Тель-Авиве запустят магнитные монорельсовые такси (фото)


Специалисты NASA воссоздают запах спутника Сатурна
Специалисты NASA воссоздают запах спутника Сатурна


Ученые исследовали фрагменты Челябинского метеорита
Ученые исследовали фрагменты Челябинского метеорита


АвтоМаксимум
Реклама


Статьи:

Наши люди в Нью-Йорке: одесситка Саша Гордон покоряет Америку

Замначальника штаба ВМСУ — о доктринах НАТО, английском языке на украинском флоте и проблемах с таможней

Мечта корабела: наш судостроитель участвовал в создании самого большого лайнера планеты




Фотографии:

Противостояние патриотов в центре Одессы: стороны бросаются оскорблениями и бананами (фото)
Противостояние патриотов в центре Одессы: стороны бросаются оскорблениями и бананами (фото)
На памятник Дюку примерили вышиванку в одесском стиле (фото)
На памятник Дюку примерили вышиванку в одесском стиле (фото)








Стулов