В МАИ создали первый российский двигатель на криптоне для малых спутников

Специалисты Московского авиационного института совместно с учёными из Московского физико-технического института создали первый в России плазменный двигатель малой мощности, который работает на криптоне. Агрегат предназначен для управления с высокой точностью спутниками на низких околоземных орбитах.

Силовая установка даст возможность выполнять манёвры по поддержанию орбитальной высоты, уходить от столкновений с космическим мусором и контролируемо сводить аппарат с орбиты в конце его срока службы. После начала эксплуатации в космосе двигатель сможет работать до семи лет. Его ресурс рассчитан на многократное включение, выключение и создание тяги в течение не менее 7500 часов.

— Разработка будет первой в России двигательной установкой малой мощности, специально созданной для использования криптона в качестве топлива. Конструкция спроектирована с расчётом на серийное производство, что должно обеспечить относительно невысокую стоимость, — сообщил руководитель проекта, заместитель директора по развитию Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики МАИ Александр Богатый.

По его словам, в основе разработки — плазменный двигатель на эффекте Холла. В нём электрическое поле ускоряет ионы газа, которые создают реактивную тягу. Преимущество таких систем — в получении больших скоростей при малом количестве рабочего вещества. Стандартное топливо, которое используют для них, — это ксенон, благородный газ. Он легко ионизируется и обеспечивает высокую тягу, но дорог и его производство в мире составляет лишь несколько десятков тонн в год.

Криптон, пояснил учёный, — доступная альтернатива. Его получают в больших объёмах, при этом он дешевле в 5–10 раз. Экономия на стоимости рабочего вещества делает проект привлекательным для коммерческих и государственных низкоорбитальных группировок. Сейчас в России подобные двигатели работают только на ксеноне.

Переход на криптон в двигателях с малой мощностью — технически непростая задача. У этого газа выше энергия ионизации, поэтому его труднее превратить в плазму. Кроме того, при уменьшении размеров установки сложнее обеспечить приемлемую тяговую эффективность.

— Ранее работы по созданию двигателей с низким энергопотреблением на криптоне в нашей стране не вели из-за доступности более дорогого, но и более эффективного ксенона. Тем не менее потребность в создании дешёвых многоспутниковых группировок заставила разработчиков искать новые решения, — поделился Александр Богатый.

В мире такие двигатели уже используют, рассказал он. Например, это изделия производства компаний Busek и Astra. Их применяют в системах управления движением спутников Starlink.

Как объяснил разработчик, в МАИ накопили большой объём исследований в этом направлении, что позволило перейти к созданию реальных образцов. Сейчас специалисты изготавливают прототип установки и одновременно испытывают отдельные узлы и конструкции. Параллельно инженеры создают системы управления, электропитания, хранения и подачи криптона.

— Можно с уверенностью заявить, что разработка — ещё одна ступень в освоении космоса. Она позволяет сделать двигательные установки для многоспутниковых группировок малых космических аппаратов доступными, — констатировал Александр Богатый.

Проект реализуют при поддержке Фонда НТИ в рамках реализации Программы создания и развития Центра Национальной технологической инициативы на базе МФТИ по направлению «Перспективные технологии для космических систем и сервисов» (идентификатор соглашения – 0000000007525R5Y0002).

Работы по созданию нового двигателя начали в 2025 году. Исполнители проекта — научные сотрудники, аспиранты, студенты, инженеры и рабочие МАИ и НИИ ПМЭ МАИ. Индустриальным партнёром, который организует производство двигателей, выступила компания «Орбитек». За разработку системы управления и электропитания в проекте ответственны специалисты одной из ведущих российских организаций по созданию электротехнических устройств космического назначения — АО «АВЭКС».

Проект реализуется в рамках объявленного президентом России Десятилетия науки и технологий.