Ученые разработали миниатюрные спутники на плазменных двигателях

Вполне возможно, что через несколько лет отправлять в глубокий и неизведанный космос небольшие спутники можно будет в 10 000 раз дешевле. Именно о таком сценарии развертывания событий говорят инженеры Мичиганского университета, продвигая на краудфандинговом сервисе KickStarter свою новую разработку под названием CAT (CubeSat Ambipolar Thruster).

CAT представляет собой плазменный двигатель, который может оправлять миниатюрные спутники, созданные по стандарту CubeSat, далеко за пределы орбиты Земли.

До сих пор аналогичные спутники могли вращаться только по орбите вокруг Земли. При этом, для того чтобы доставить громоздкие спутники на орбиту Земли, требовались дорогие ракеты-носители. В обозримом будущем благодаря двигателю CAT миниатюрные спутники могли бы держаться не только на околоземной орбите, но и преследовать пояса астероидов или искать воду на спутниках Юпитера или Сатурна.

В настоящее время команда ученых работает над созданием именно такого спутника весом 5 кг, который оснащен плазменным двигателем CAT.

Принцип работы плазменного двигателя CAT идентичен работе обычной ракеты. Во время работы ракета производит тягу от сгорания топлива и расширения газов, в то время как плазменный двигатель CAT производит тягу от расширения потока плазмы, разогретой до температуры свыше 350 000 градусов Цельсия. Плазма — частично или полностью ионизированный газ, который для создания тяги может быть разогнан до определенной скорости. Создаваемая двигателем сила будет незначительной (измеряться миллиньютонами), но достаточно эффективной. Двигатель сможет работать в течение длительного периода, ускоряя космические аппараты намного быстрее типичных ракет-носителей.

Как работает двигатель CAT?

Ракетное топливо выводится из контейнера для хранения в газоразрядную камеру, которая распределяет газ и содержит плазму. Газ превращается в плазму при помощи специальной радиочастотной антенны, которая окружает камеру и создает электромагнитную волну, известную как геликон. Затем плазма поступает из камеры наружу, а управление ею осуществляется благодаря магнитному полю, создаваемому двумя мощными магнитами. Когда плазма покидает CAT, образовываются равная и противоположная силы, которые заставляют спутник двигаться в противоположном направлении. В отличие от обычных ракет, в качестве топлива для CAT можно использовать любые вещества, в том числе жидкие металлы и водяной пар.

Двигатель CAT состоит из авионики, системы питания, бака с топливом, магнитного сопла, газоразрядной камеры и солнечных батарей.

Плазменные двигатели использовались на спутниках в течение десятилетий, но в связи с большими габаритами и весом до 10 кг ими были оснащены только большие спутники. Инженеры Мичиганского университета сделали двигатель CAT максимально подходящим для спутников, созданных по стандарту CubeSat. Двигатель с подсистемой питания весит менее 0,5 кг. Большинство компонентов двигателя были созданы и испытаны по отдельности. Ожидаемый срок службы двигателя составляет более 20 000 часов работы.

Габариты миниатюрного спутника 3U CubeSat составляют 30 х 10 х 10 см, вес – около 5 кг. Жизненный цикл спутника за пределами Земли составляет 10 лет (срок службы батареи).

Для дальнейшего развития проекта разработчикам нужно всего 200 тысяч долларов. Перед инвесторами, которые пожертвуют больше 10 000 долларов, ученые в долгу не останутся и обещают выгравировать их имя или послание на золотой пластине, прикрепленной к космическому спутнику. Напомним, что подобные золотые пластины закреплены на борту Вояджер-1 и Вояджер-2.

Команда разработчиков при поддержке NASA и Google надеется запустить первый спутник уже в 2014-2015 году.

Ссылка на kickstarter.