Европейские компании TransMIT GmbH и IQM работают над спутниковым двигателем принципиально нового типа — воздушно-реактивной электрической тяговой системой (Air-Breathing Electric Propulsion, ABEP). Недавно проект прошел критический обзор конструкции, который подтвердил техническую жизнеспособность концепции, сообщает Interesting Engineering.
Система ABEP призвана решить давнюю проблему спутников на низких орбитах. Обычные космические аппараты вынуждены иметь на борту запасы топлива — в частности, ксенона или криптона — для компенсации торможения в разреженной атмосфере. Именно исчерпание этих запасов и завершает орбитальную миссию. Новая разработка предлагает другой подход — использовать те же атмосферные частицы, которые создают сопротивление, в качестве рабочего тела для двигателя.
Принцип действия системы включает три последовательных этапа. Специальный воздухозаборник улавливает остаточные молекулы азота и кислорода на высоте от 180 до 250 км — это так называемая сверхнизкая орбита (Very Low Earth Orbit, VLEO). Затем газы ионизируются и превращаются в плазму, которую ускоряют электрические и магнитные поля, формируя реактивную тягу. Энергию для всего цикла обеспечивают солнечные батареи аппарата.
Ключевым техническим решением стала бескатодная конструкция двигателя. Катод — один из самых проблемных элементов в кислородной среде низких орбит, поэтому его отсутствие существенно повышает надежность системы. Основой служит схема высокочастотного ионного двигателя, однако она адаптирована для работы на смесях атмосферных газов. Разработчики стремятся достичь электрического КПД не менее 50 % и удельного импульса от 4200 секунд.
Подписывайтесь на Mediasat в Telegram: здесь самые интересные новости из мира технологий
Проект реализует компания TransMIT GmbH под названием «Cathodeless Electric Propulsion Thruster for Air-Breathing Electric Propulsion Systems». Разработкой двигателя занимается компания IQM при финансовой поддержке Европейского космического агентства (ESA). В настоящее время ведется сборка прототипа, а его испытания будут проводиться в вакуумных камерах, имитирующих условия VLEO.
Эта технология обещает ряд весомых преимуществ. Отказ от бортовых запасов топлива уменьшит стартовую массу аппарата и удешевит миссии, а сам спутник будет работать дольше. Более низкая орбита дополнительно обеспечивает лучшее разрешение для дистанционного зондирования Земли и меньшую задержку сигнала. Если же аппарат выйдет из строя, он естественным образом сойдет с орбиты — а это означает меньше космического мусора.
Если прототип подтвердит расчетные характеристики, ABEP может стать основой для нового класса спутниковых группировок, способных длительно работать на орбитах, практическое освоение которых до сих пор оставалось за пределами возможного.
ESA параллельно развивает и наземную инфраструктуру: агентство недавно завершило испытания станции оптической связи в чилийских Андах, созданной совместно французской Safran Space и шведской SSC Space. Станция обеспечивает обмен данными со спутниками со скоростью до 10 Гбит/с, а полноценную эксплуатацию планируется начать весной 2026 года.
