В МАИ создали плазменный двигатель для кубсатов с рекордным импульсом тяги

В Московском авиационном институте ведутся работы над импульсным плазменным двигателем для космических аппаратов формата CubeSat. По своим характеристикам двигатель, создаваемый специалистами Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики (НИИ ПМЭ) МАИ, не имеет аналогов среди отечественных и иностранных разработок. Так, его суммарный импульс тяги превышает данное значение зарубежных двигателей этого типа почти в 100 раз.

— Большинство кубсатов сегодня не оснащается реактивными двигателями для управления движением. Однако использование двигателей позволяет расширить их возможности, — рассказывает участник работ, инженер НИИ ПМЭ МАИ Святослав Гордеев. — Например, за счёт компенсации аэродинамического сопротивления можно повысить срок активного существования малых космических аппаратов от нескольких месяцев до года и более. Также двигатель даст возможность изменять высоту орбиты в небольших пределах и управлять положением аппарата в группировке, что актуально для космической рекламы и других схожих задач.

Для аппаратов формата CubeSat применимы электротермические двигатели, двигатели с полевой эмиссией и абляционные импульсные плазменные двигатели (АИПД). АИПД выигрывает перед своими конкурентами в простоте конструкции, однако имеет меньший уровень тяги, чем электротермический двигатель.

Разработка МАИ решает данную проблему. Маёвский двигатель является единственным на сегодняшний день АИПД для кубсатов, имеющим рельсовую геометрию разрядного канала (по сторонам канала находятся пластины-электроды) и боковую подачу рабочего тела. Такие конструктивные особенности позволяют повысить тягу в десятки раз.

— В России и за рубежом разрабатываются АИПД с коаксиальным разрядным каналом (внутри и снаружи канала размещены два электрода). В них преобладает тепловой механизм ускорения рабочего тела, что вносит ограничение на скорость истечения. Кроме того, при коаксиальном разрядном канале возможно запасти меньше рабочего тела, чем при рельсовой геометрии канала. Поэтому значение тяги в нашем случае получается на несколько порядков выше. Суммарный импульс тяги нашего двигателя составляет 300 Н∙с против 3,4 Н∙с у одного из известных зарубежных аналогов, — говорит Святослав Гордеев.

Специалистами МАИ уже изготовлены и испытаны лабораторные модели узлов двигателя. Ведётся проработка конструкции всей двигательной установки с учётом ограничений по габаритам. Испытания образца планируется завершить в 2023 году.