Стартап ThrustMe отчитался о первом в истории полете спутника, оснащенного йодным ионным двигателем.
Многие космические аппараты используют ионные электроракетные двигатели, которые отличаются очень слабой тягой, зато расходуют топливо так экономно, что некоторые могут служить годами без перерыва. Это позволяет спутникам подолгу работать на орбите, поддерживая нужную высоту, а дальним зондам — понемногу ускоряться, достигая рекордных скоростей для полетов к другим планетам.
Такие двигатели выбрасывают реактивный поток ионизированных частиц, ускоренных электрическим полем. Как правило, в этой роли выступает ксенон — инертный газ с достаточно массивными ионами. К сожалению, ксенон достаточно редок и дорогой в получении. Это сильно ограничивает применение ионных двигателей, заставляя инженеров искать кандидатов на его замену. Самым перспективным вариантом выглядит йод — удобный, безопасный, распространенный и дешевый.
Проекты йодных двигателей создают российские РКК «Энергия» и Петербургский политехнический университет (1, 2). Такими разработками занимается и французский стартап ThrustMe, который в прошлом году отправил свой прототип на орбиту. В свежем номере журнала Nature инженеры публикуют подробный отчет об испытаниях. Полет прошел успешно, и экспериментальный спутник совершил все запланированные маневры, используя новый йодный двигатель.
Схема двигателя NPT30-I2
Источник изображения: Rafalskyi et al., 2021
Двигатель NPT30-I2 установили на аппарат CubeSat, который запустили 6 ноября 2020 года. Важное преимущество йода перед ксеноном — возможность хранить его в твердом виде. Благодаря этому сам двигатель получился более простым и компактным; NPT30-I2 имеет размеры всего 96 х 96 х 106 миллиметров и весит 1,2 килограмма, включая запасы рабочего тела, — все это размещается в стандартном формате CubeSat 1U. В то же время ThrustMe работают над более крупным и мощным вариантом NPT300, подходящим для более массивных спутников.
Стоит заметить, что хотя двигатель продемонстрировал себя успешно, неизвестно, насколько разработчикам удалось решить проблему его сравнительно высокой коррозийной способности, которая за длительное время может разрушать детали. При возможностях работать годами перед такими системами может открыться огромный рынок. Уже сегодня ионными двигателями оборудуются многие дальние космические зонды и тысячи околоземных аппаратов, включая многочисленные спутники системы Starlink.
