Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) создали гибридную двигательную установку размером с ноготь большого пальца, которая может вывести недорогие кубсаты за пределы Земли — вплоть до Марса и пояса астероидов. Главное преимущество разработки — она использует одно и то же топливо для двух совершенно разных типов двигателей: мощного химического и экономичного электрического.
Обычные микроспутники всегда сталкивались с дилеммой: для быстрых орбитальных манёвров нужны химические двигатели, а для длительных межпланетных перелётов — высокоэффективные электрические. Разместить обе системы на платформе размером с обувную коробку было практически невозможно из-за ограничений по объёму и массе.
Решение пришло из неожиданного направления. Агентство перспективных оборонных разработок США (DARPA) разработало экологичное топливо ASCENT (Advanced SpaceCraft Energetic Non-Toxic) как замену токсичному гидразину. Оказалось, что ASCENT — это ионная жидкость, которая остаётся жидкой даже в вакууме. А ионные жидкости идеально подходят для работы в электроспреевых двигателях, где жидкость под действием электрического поля распыляется на заряженные ионы, создавая тягу.
Команда лаборатории космической двигательной техники MIT под руководством профессора Пауло Лозано (Paulo Lozano) и аспирантки Амелии Бруно (Amelia Bruno) объединила оба типа двигателей на одном топливе. В испытаниях использовали всего один грамм ASCENT. Двигатели установили на кубсат и разместили на магнитной левитационной платформе, имитирующей невесомость. Установка проработала непрерывно до 167 часов без деградации характеристик.
Система показала удельный импульс 600 секунд, соотношение тяги к мощности 40–65 микроньютон на ватт и общий КПД около 15%. Эти показатели сравнимы с обычными электроспреевыми двигателями MIT, но теперь они могут работать на «химическом» топливе.
Уже в этом году NASA планирует запустить миссию Green Propulsion Dual Mode — кубсат с одним химическим и четырьмя электроспреевыми двигателями, питающимися из общего бака ASCENT. Это будет первый случай, когда спутник использует единый топливный бак для двух разных типов тяги.
В будущем такие аппараты смогут летать к Марсу на экономичной электрической тяге, а у цели переходить на мощные химические импульсы для быстрого маневрирования. Кроме того, технология позволит создавать недорогие группировки кубсатов для мониторинга ураганов в реальном времени и других задач, где раньше требовались крупные и дорогие спутники.
