Электрические двигатели, разработанные НАСА, позволяют коммерческим спутникам поддерживать орбиту и продлевать срок службы миссии

Космический корабль НАСА Dawn использовал высокоэффективный ионный двигатель, чтобы посетить Цереру и Весту в поясе астероидов. Этот электрический метод движения в настоящее время разрабатывается компанией Orbion Space Technology для небольших спутников. (Изображение:НАСА)

Как и у продуктов питания, у спутников есть срок годности.

На низкой околоземной орбите спутники подвергаются незначительному атмосферному сопротивлению, которое со временем приводит к их замедлению и снижению их орбиты. Двигатели используются для повышения орбиты, чтобы спутники могли оставаться в космосе. Но когда у них заканчивается топливо, сопротивление увеличивается, и спутник в конечном итоге снова войдет в атмосферу.

Хотя это необходимо для обеспечения бесперебойной работы этих спутников в течение многих лет, в большинстве этих двигателей используется химическое топливо, которое тяжелое и требует много места для хранения. Но компания с Верхнего полуострова Мичигана стремится решить эту проблему с помощью технологии, которую оттачивает НАСА.

Двигатели «Аврора» «Орбиона» небольшие и эффективные, но достаточно мощные, чтобы поддерживать орбиты небольших спутников в течение нескольких лет. (Изображение:Orbion Space Technology Inc.)

Компания Orbion Space Technology из Хоутона, штат Мичиган, была основана в 2016 году Брэдом Кингом и Джейсоном Соммервиллем, оба из которых имели опыт работы над проектами в НАСА или финансируемыми им. Они увидели рынок для способов заставить спутники дольше оставаться на орбите или нести больше полезной нагрузки, чем топлива. Для решения этой задачи потребовался двигатель, которому вообще не нужно много топлива.

Двигатели на эффекте Холла, один из типов технологии ионных двигателей, используют электричество, а не химические реакции для приведения в движение космического корабля. Двигатели на эффекте Холла используют заряд электрического поля для ускорения газообразного топлива, чаще всего благородного газа, такого как ксенон. НАСА использовало ионные двигатели для нескольких межпланетных миссий, таких как космический корабль Dawn, посетивший Цереру, и миссия по испытанию двойного перенаправления астероидов (DART) для столкновения с астероидом.

Основатели «Орбиона» видели, как технология превратилась из экспериментальной концепции в регулярное использование в миссиях вокруг Солнечной системы, но чтобы компания могла сделать эти двигатели пригодными для операторов спутников, им пришлось обратиться к экспертам.

Этот двигатель с эффектом Холла, который проходит испытания в Исследовательском центре Гленна, превращает электричество и инертный газ в силу, которая могла бы привести в движение космический корабль. Компания Orbion Space Technology была основана с целью обеспечить высокую эффективность этих двигателей для небольших коммерческих спутников, и компания обратилась за помощью к центру, чтобы воплотить это в жизнь. (Изображение:НАСА)

Исследовательский центр Гленна НАСА в Кливленде активно участвовал в разработке ионных двигателей для научных миссий агентства, проектировании и оценке двигателей для миссий Dawn и DART, а также в работе над улучшением технологии в целом.

«Орбион» заключила с Гленном соглашение об использовании данных, чтобы получить подробную информацию о разработке этих двигателей, а также неисключительную оценочную лицензию. Одной из причин, по которой «Орбион» обратился к НАСА, были достижения агентства в исследованиях материалов для ионных двигателей, а также катодный нагреватель, разработанный Гленном, который повышает электрический КПД и срок службы.

«Мы начали с обсуждения обогревателей, но были и другие дискуссии, посвященные большему количеству аспектов, которые они могут использовать», — сказал Тимоти Верхи, аэрокосмический ученый в отделении электрических двигательных систем в Гленне. «Во многом мы становимся хранителями знаний для многих компаний».

В ходе действия соглашения команда Орбиона неоднократно взаимодействовала с исследователями из Гленна. Это включало как прямую техническую помощь, так и поездки в центр.

«Нас пригласили туда увидеть, как они создают сложные компоненты, и сделать некоторые заметки о том, как они настраивали свои системы», — сказал Джейсон Макела, вице-президент по разработке в Orbion. «Мы также можем взять трубку и позвонить кому-нибудь туда, и они откажутся».

Конечным результатом является то, что двигатели «Орбиона», выпускаемые под брендом «Аврора», столь же эффективны, как и те, которые НАСА строит для миссий в дальний космос, с очень высокой дельтой v и удельным импульсом, измерениями того, сколько усилий требуется для изменения скорости, а также эффективностью тяги. Продукт Orbion также обладает широкими возможностями настройки, что позволяет адаптировать его к любым потребностям спутника, чтобы оставаться на орбите.

«Орбион» продал несколько двигателей «Аврора» как правительству, так и частным компаниям. Недавно компания заключила контракт с крупным оператором коммерческих спутников на поставку ионных двигателей для своей новой группировки космических аппаратов, наблюдающих за Землей. Макела сказал, что без богатого опыта НАСА, использованного как внутри, так и за пределами компании, «Орбион» не смог бы достичь того, что он имеет сегодня.

«Приятно быть на связи с этими экспертами в данной области», — сказал Макела. «Здесь мы действительно смогли встать на плечи гигантов».

Для получения дополнительной информации посетите здесь. 

SonicSense:предоставление роботам возможности слушать, как люди, для более разумного взаимодействия Живая биоэлектроника:умные кожные датчики, которые обнаруживают и лечат