Низкая околоземная орбита (НОО) переполнена спутниками, что вынуждает космическую индустрию разрабатывать способы очистки космического мусора. Однако существует еще одна неиспользуемая орбита - сверхнизкая околоземная орбита (СНОО). Она позволит спутникам летать в менее загруженном пространстве ближе к Земле и делать более детальные снимки нашей планеты.
До сих пор СНОО игнорировалась из-за того, что работа на такой высоте встречается разреженный воздух. Он создает сопротивление, в результате для удержания спутника на орбите требуется больше энергии. Но недавно ученые предложили использовать сам этот воздух в качестве топлива.
Группа ученых из Университета Джорджа Вашингтона (GWU) и Лаборатории физики плазмы Принстонского университета (PPPL) объединилась для разработки концепции "дышащего" спутника.
"Дышащий" спутник
Такой спутник будет использовать заряженные частицы воздуха - плазму - в качестве топлива для своих двигателей.
"На СНОО есть воздух. Поэтому вместо того, чтобы запускать ракеты с такими видами топлива, как ксенон, криптон или аргон, мы можем использовать то, что доступно естественным образом: воздух. Это позволит уменьшить массу спутников или использовать сэкономленную массу для других целей. Также это может продлить срок службы устройства", - объясняет в пресс-релизе Евгений Райцес, руководитель проекта со стороны PPPL.
Традиционные спутники на НОО и выше имеют ограниченный срок службы из-за малого запаса топлива. Предлагаемый двигатель GWU и PPPL решает эту проблему, используя окружающий воздух для создания плазмы. Другими словами, такой спутник будет иметь фактически бесконечный запас бесплатного топлива.
Перспективы и трудности
Потенциал проекта для создания бюджетных спутников, способных делать более детальные снимки, привлек внимание властей США. Агентство перспективных оборонных исследований (DARPA) уже выделило на проект $400 тыс. из планируемого гранта в $1 млн.
GWU и PPPL не единственные, кто исследует технологию "дышащих" спутников. В 2022 году Ян Матаро, технический директор испанской компании Kreios Space, заявил: "Сейчас сверхнизкая околоземная орбита не используется из-за отсутствия двигателей, способных удерживать спутник на ней. Однако она может значительно повысить разрешение для телекоммуникации и наблюдения за Землей".
Kreios Space разрабатывает "дышащий" генератор для спутников, который, по их словам, увеличит разрешение для спутников связи и наблюдения Земли в 16 раз.
Конечно, существуют препятствия на пути к реализации этой технологии. Например, ученые GWU и PPPL решают проблему одновременного выхода положительных и отрицательных частиц из двигателя, чтобы избежать электрического тока в плазменном потоке.
"Это важно, чтобы избежать зарядки спутников", - объясняет Райцес. По его словам, заряженный спутник может вызвать выход заряженных частиц из двигателя, которые, вернувшись к спутнику, могут повредить его.
Согласно пресс-релизу, в данный момент команда разрабатывает двигатель, способный нейтрализовать такие частицы и обеспечить бесперебойную работу на сверхнизкой околоземной орбите.
