Європейські науковці випробували йонний двигун для космічних апаратів

Європейське космічне агентство провело випробування прямоточного йонного двигуна, що використовує в якості робочого тіла повітря з навколишньої атмосфери. Передбачається, що невеликі супутники з таким двигуном зможуть практично необмежено перебувати на орбітах з висотою 200 або менше кілометрів, повідомляється в прес-релізі агентства.

Принцип роботи йонних двигунів заснований на йонізації частинок газу і їх розгоні за допомогою електростатичного поля. Частинки газу в таких двигунах розганяються до значно більших швидкостей, ніж в хімічних двигунах, через що йонні двигуни мають набагато більший питомий імпульс і витрачають менше палива. Але у йонних двигунів є і істотний недолік - вкрай мала тяга, в порівнянні з хімічними двигунами. Через це вони рідко застосовуються на практиці, в основному на невеликих апаратах. Наприклад, такі двигуни використовуються на зонді Dawn, що знаходиться зараз на орбіті карликової планети Церера, і будуть використовуватися в місії BepiColombo, яка повинна вирушити до Меркурія в кінці 2018 року.

Як і в хімічних двигунах, в використовуваних зараз йонних двигунах застосовується запас палива, як правило, ксенону. Але існує і концепція прямоточних йонних двигунів, яка, правда, поки не застосовувалася на космічних апаратах. Її відмінність полягає в тому, що в якості робочого тіла пропонується використовувати не кінцевий запас газу, що завантажується в бак перед запуском, а повітря з атмосфери Землі або іншого атмосферного тіла.

Передбачається, що відносно невеликий апарат з таким двигуном зможе практично необмежено перебувати на низьких орбітах з висотою приблизно від 150 кілометрів, компенсуючи атмосферне гальмування тягою двигуна, що працює на повітрі з атмосфери. У 2009 році ESA запустило супутник GOCE, який зміг за рахунок постійно включеного йонного двигуна з запасом ксенону пробути на 255-кілометровій орбіті протягом майже п'яти років. Після цього агентство зайнялося розробкою прямоточного іонного двигуна для аналогічних низькоорбітальних супутників, і тепер провело перші випробування такого двигуна.

Випробування проходили в вакуумній камері, в якій розташовувався двигун. Спочатку в нього подавали прискорений ксенон. Після цього в газозабірний пристрій почали додавати суміш кисню з азотом, що імітує атмосферу на висоті 200 кілометрів. В кінці випробувань інженери провели тести з виключно повітряною сумішшю для перевірки працездатності в основному режимі.