ESA провело испытания ионного двигателя, работающего на воздухе

Европейское космическое агентство (ESA) провело первые в мире испытания электрического двигателя, который использует в качестве «топлива» (рабочего тела) молекулы разреженного воздуха. Эта технология известна как Air-Breathing Electric Propulsion или Atmosphere-Breathing Electric Propulsion (ABEP). В перспективе такие двигатели можно устанавливать на спутники, которые быстро вращаются на очень низких орбитах.

Например, космический аппарат GOCE с ионным двигателем для составления карты земной гравитации 56 месяцев работал на высоте 260 км. Его срок жизни был ограничен запасом ксенона: с собой удалось взять всего 40 кг. Когда ксенон закончился — спутник бессильно упал и сгорел в атмосфере, а миссию пришлось завершить. С воздухом таких проблем не будет, потому что даже в верхних слоях атмосферы достаточно молекул кислорода. Так что если спутник будет вынужден сойти с орбиты, то причиной этому станет не недостаток «топлива», а износ компонентов или иные причины.

Фактически, речь идёт о новом классе спутников, которые могут работать очень продолжительное время на очень низкой орбите. И это ещё не всё. Подобные аппараты способны работать в верхних слоях атмосферы других планет. Например, на углекислом газе в атмосфере Марса.

Читайте также:  Почему НАСА прячет "лунный грунт" от всего мира?


Ионный двигатель на воздухе, фотография сделана во время испытаний

Ионный двигатель — тип электрического ракетного двигателя, принцип работы которого основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле. Здесь нет движущихся частей, а для создания тяги нужно только подвести питание от солнечных батарей к катушкам и электродам. В конструкции двигателя «генератор потока частиц» обеспечивает высокоскоростной поток молекул для системы впуска, разработанной польской компанией QuinteScience. Затем частицы ионизируются и выбрасываются наружу, создавая тягу.

Для этого проекта инженеры ESA изменили конструкцию ионного двигателя, чтобы он мог использовать молекулы кислорода в той концентрации, в какой спутник может их захватить на высоте 200 км на скорости 7 км/с.

Плотность атмосферы зависит от высоты и солнечной активности. Кроме того, влияют расположение и время года. На графиках показана примерная плотность атмосферы в зависимости от высоты и солнечной активности.

Для гарантированного удержания космического аппарата на заданной высоте сила тяги двигателя должна быть не менее максимальной величины аэродинамического сопротивления в условиях максимума солнечной и геомагнитной активности, а для оценки требуемого расхода рабочего тела или ресурса работы двигателя необходимо использовать среднее значение аэродинамического сопротивления. В таблице приведена сила сопротивления, соответствующая минимуму и максимуму солнечной и геомагнитной активности. Минимальные, максимальные и средние значения вычислялись на периоде в один год на равномерной географической сетке для каждого уровня солнечной и геомагнитной активности (источник).

Читайте также:  На Украине показали модернизированный штуромвик Су-25М1К

Экспериментальный образец двигателя ESA изготовила итальянская компания Sitael. Это двухступенчатый двигатель, который обеспечивает лучшую ионизацию и ускорение частиц, что традиционные системы электрических двигателей. Предварительно конструкцию испытали в компьютерной симуляции, а потом пришло время для реальных тестов.

Тестирование осуществлялось в вакуумной камере (на фото) с симуляцией условий на высоте 200 км.


Экспериментальная установка

На первом этапе двигатель проверили на ксеноне из генератора пучка частиц. Затем ксенон частично заменили азотно-кислородной смесью. Когда цвет реактивной струи из двигателя сменился с ксеноновой голубой на багровую — стало ясно, что двигатель работает на воздухе.


Двигатель внутри вакуумной камеры

В конце концов, двигатель многократно запустили чисто на атмосферном газе, чтобы доказать жизнеспособность идеи. Таким образом, использование воздуха в качестве «топлива» (рабочего тела) для электрического двигателя — это больше не фантастика, а вполне рабочая идея.

 

Не жмись, лайкни!!!

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

Добавить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru
Подробнее в Технологии
Новый флот электрических паромов с массивными батареями появится в Норвегии

Морской транспорт в Норвегии взял курс на использование электричества вместо дизеля. Норвежский судостроительный завод Havyard объявил о подписании контракта с...

КГБ, ЦРУ или НЛО: кто виноват в смерти «группы Дятлова»?

"Мертвецы на перевале Дятлова. Одна из последних тайн холодной войны", - так называется на немецком книга, которая должна выйти в...

Китайские учёные сделали литий-ионные аккумуляторы пригодными для работы при −70°С

По данным информационного агентства Синьхуа, китайские учёные из Фуданьского университета предложили новый тип электролита для литий-ионных аккумуляторов, расширяющий границы применения таких источников питания....

«Теперь мы летаем, чтобы осваивать»

«Роскосмос» позорится в Америке и срамит SpaceX. Деньги еще есть, результата нет. Успехи возглавляемой Илоном Маском компании SpaceX встречают весьма...

Закрыть