Ионный двигатель для низких орбит

Европейское космическое агентство провело первые испытания прямоточного ионного двигателя, использующего в качестве рабочего тела воздух из окружающей атмосферы. Найти применение новая разработка сможет на космических аппаратах, работающих на низких, до 200 километров, орбитах.

На таких орбитах космическому аппарату достаточно сложно находиться в течение долгого времени, так как земная атмосфера, хоть и сильно разреженная на такой высоте, тормозит движение спутников, в результате чего они рано или поздно сходят с орбиты. Такой двигатель позволит им находиться в космосе практически неограниченное количество времени.

В 2009 году ESA запустило космический аппарат GOCE, который смог пробыть на 255-километровой орбите в течение почти пяти лет только благодаря постоянно включенному ионному двигателю с запасом ксенона, который и компенсировал своей тягой атмосферное торможение. Концепция прямоточных ионных двигателей предполагает, что газ, используемый в качестве рабочего тела, не нужно будет брать с собой в полет. Двигатель использует газ, попадающий в него через воздухозаборник из верхней атмосферы Земли.

Принцип работы ионных двигателей заключается в разгоне ионизированных частиц газа до высоких скоростей в электрическом поле. Однако пока недостатком таких двигателей является ничтожная, по сравнению с химическими двигателями, тяга.

Пока новый двигатель был испытан на Земле в вакуумной камере. В первой части эксперимента ученые посмотрели, как двигатель будет работать с ксеноном. Затем в установку подали смесь кислорода с азотом, имитирующую атмосферный состав на высоте 200 километров. И в завершение использовали обычный атмосферный воздух. Испытания прошли успешно.