Новый двигатель MIT позволит отправлять крошечные спутники на Марс

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разрабатывают новую двигательную установку для космических аппаратов, которая объединяет в себе преимущества традиционных химических ракетных двигателей и эффективность электрических двигателей. Технология может предоставить малым спутникам гораздо большую гибкость в космосе, позволяя использовать единое топливо как для быстрых маневров, так и для медленных, высокоточных корректировок.

В основе подхода лежит специализированное топливо, работающее как с химическими, так и с электрическими двигательными системами. Ранее эти технологии требовали раздельных баков и оборудования, что увеличивало вес и сложность аппаратов.

«Если вы можете разместить химический и электрический двигатели в одном небольшом корпусе, это лучшее из двух миров, — говорит Амелия Бруно, бывший постдок на факультете аэронавтики и астронавтики MIT. — Это открывает дверь для малых спутников, позволяя им проводить больше научных исследований, наблюдений и выполнять более интересные миссии на меньшей и более дешевой платформе».

Бруно является ведущим автором нового исследования, опубликованного в Journal of Propulsion and Power. Работа демонстрирует, что «зеленое монотопливо», изначально разработанное ВВС США для химических двигателей, также может успешно питать миниатюрные электрические двигатели, известные как электроспрейные движители.

Электроспрейные движители — это крошечные ракетные двигатели размером с десятицентовую монету. Они используют электрические поля для зарядки частиц в жидком топливе и последующего выброса этих частиц в космос, создавая тягу. Они чрезвычайно экономичны и подходят для медленных, точных маневров, например, для длительных межпланетных перелетов. Химические двигатели, напротив, обеспечивают мощные импульсы тяги для быстрого ускорения, торможения или изменения положения.

Команда MIT в настоящее время работает с NASA над миссией Green Propulsion Dual Mode — CubeSat размером с портфель, оснащенным одним химическим и четырьмя электроспрейными движителями, питающимися из единого бака. Это будет первая попытка испытать такую двухрежимную двигательную установку на малом космическом аппарате.

«Мы могли бы отправлять CubeSat на Марс или в пояс астероидов, где они могли бы медленно добираться, используя электроспрейные движители, — говорит соавтор исследования Пауло Лозано, профессор аэронавтики и астронавтики MIT. — Затем можно было бы использовать химические двигатели для быстрого перемещения к интересующим объектам. Это дает гораздо больше гибкости для выполнения множества задач».

Исследователи использовали топливо ASCENT (Advanced SpaceCraft Energetic Non-Toxic), разработанное ВВС США как более безопасная альтернатива высокотоксичному гидразину. Оно оказалось ионной жидкостью, что делает его совместимым с электроспрейными технологиями. В ходе испытаний на специальной платформе MagLev топливо успешно питало электроспрейные движители в течение 100 часов, показав производительность, сопоставимую с традиционными ионными жидкостями.

Запуск миссии NASA Green Propulsion Dual Mode для проверки концепции общего топливного бака в космосе запланирован на ноябрь 2026 года. Помимо исследования дальнего космоса, технология может найти применение для мониторинга погоды и климата на Земле.