В МАИ разработали инновационный космический двигатель с практически неограниченным ресурсом эксплуатации

В Московском авиационном институте разработали инновационный двигатель HT-1000 на эффекте Холла, отличающийся от аналогов высокой эффективностью и экономичностью и обеспечивающий практически неограниченный ресурс эксплуатации. HT-1000 подходит для космических аппаратов массой от 450 кг и более, работающих на низкой околоземной орбите со сроком активного существования до семи лет. Такой тип двигателя имеет большую тягу и топливную эффективность, может работать на различных топливах, имеет сравнительно небольшой размер и вес и высокий КПД, может выполнять микрокоррекции орбиты и манёвры с большой точностью.

Над созданием инновационного двигателя работал коллектив Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики (НИИ ПМЭ) МАИ при поддержке индустриального партнёра, компании «Орбитек». 

Область применения

Как отмечает эксперт в области электрических ракетных двигателей, заместитель директора по развитию НИИ ПМЭ МАИ Александр Богатый, двигатели на эффекте Холла открывают широкие перспективы для длительных космических миссий, включая межпланетные перелёты и орбитальные манёвры. Помимо этого, они представляют собой одну из ключевых технологий, обеспечивающих реализацию амбициозных проектов по созданию многоспутниковых группировок связи, которые способны радикально изменить глобальную инфраструктуру телекоммуникаций. HT-1000 обеспечивает синхронизацию орбитальных параметров, что критически важно для таких систем, как спутниковые созвездия для глобального интернета или мониторинга.

– Эти двигатели позволят не только обеспечивать функционирование спутников в течение жизненного цикла, но и осуществлять манёвры подъёма орбиты, разведение аппаратов при групповом запуске и сведения аппаратов с орбиты в конце эксплуатации, – добавил Александр Богатый.

Коммерческая выгода

Стабильность параметров HT-1000 обеспечивает предсказуемость работы космического аппарата, позволяя минимизировать риски, связанные с отклонениями траекторий, и снизить требования к бортовым вычислительным системам. Помимо этого, разработанный в МАИ двигатель позволяет сократить объём топливных резервов на борту. Это приводит к уменьшению стартовой массы аппарата, что снижает затраты на запуск и увеличивает полезную нагрузку. Конструкция двигателя оптимизирована для серийного производства, что снижает стоимость единицы изделия и делает его привлекательным решением для коммерческих операторов, стремящихся сократить затраты на создание и эксплуатацию спутниковых платформ.

Принцип работы

Принцип работы разработанного в МАИ двигателя основан на подаче электрической энергии, которая под воздействием сильного магнитного поля ионизирует инертный газ (например, ксенон или криптон). Это означает, что из атомов газа выбиваются электроны, превращая его в плазму, состоящую из свободных ионов и электронов, которая генерирует необходимую движущую силу.

– Ключевым элементом является применение магнитного поля, которое создаётся с помощью инновационной магнитной системы двигателя. Оно направляет и удерживает плазму, обеспечивая её стабильность и управляемость. Электрическое поле, создаваемое в ионизационной камере, ускоряет ионы, выбрасывая их из разрядной камеры двигателя с высокой скоростью. Именно этот высокоскоростной поток ионов формирует реактивную тягу, которая обеспечивает движение космического аппарата, – уточнил Александр Богатый.

Серийное производство

Разработка инновационного двигателя HT-1000 на основе эффекта Холла завершена, успешно проведены испытания прототипов, идёт подготовка к квалификационным испытаниям, учитывающим конкретные требования заказчиков. Параллельно с этим ведётся активная подготовка к серийному производству. Для этого компанией «Орбитек» в Зеленограде создана высокотехнологичная производственная площадка, оснащённая передовым оборудованием, соответствующим строгим требованиям космической отрасли.