Паливо з неба. У Німеччині створили плазмовий двигун, що живиться повітрям атмосфери
Інженер Франческо Романо зі Штутгартського університету розробив концепт плазмового двигуна, який живиться розрідженим повітрям верхніх шарів атмосфери замість дорогого балонного палива.
Ця концепція вирішує головну проблему супутників на наднизьких навколоземних орбітах (VLEO) на висотах від 100 до 450 кілометрів.
З одного боку, робота на такій висоті дозволяє шпигунським і науковим камерам робити детальні знімки поверхні Землі, а радарам витрачати менше енергії. З іншого — опір залишкової атмосфери вимагає безперервної роботи коригувальних моторів, через що апарати швидко спалюють дорогий інертний газ ксенон і сходять з орбіти.
Романо створив систему «повітряно-дихального» електрорушія (ABEP). Спеціальний забірник захоплює молекули газу просто перед апаратом, направляє їх у двигун, іонізує радіочастотним полем і викидає плазмовий струмінь назад, забезпечуючи постійну тягу. Про це пише phys.org.
Головним технічним викликом був атомарний кисень верхніх шарів атмосфери, який швидко роз'їдає металеві електроди традиційних іонних двигунів і знищує нейтралізатори заряду. Аби обійти цю перешкоду, автор зробив мотор повністю безконтактним.
Для розробки котушки інженер надихнувся конструкцією медичних томографів МРТ, використавши антену типу «пташина клітка», яка спрямовує в плазму до 99% енергії. Соленоїд формує магнітне сопло, що виштовхує квазінейтральний потік часток без потреби у крихких катодних гарматах.
Вхідний забірник на основі параболічного дзеркала з графітовим покриттям зміг уловити 94,3% молекул навіть за відхилення апарата від курсу. Під час лабораторних тестів у вакуумній камері двигун упевнено створював потік плазми при потужності всього 50−60 Вт.
Розрахунки на прикладі відомого європейського супутника-гравіметра GOCE показали, що нова установка дозволить апаратам вічно тримати орбіту на висоті 190−250 кілометрів, споживаючи менше ніж 1,6 кВт енергії від бортових сонячних панелей.
Технологія також відкриває шлях до екстремально низьких орбіт Марса. У вуглекислій атмосфері Червоної планети такий двигун здатен утримувати супутники на висоті всього 120−160 кілометрів.
Источник: techno.nv.ua