Технология «Электроспрей»: двигатель размером с ладонь для будущих космических миссий

ATHENA, разработанная ESA и IENAI Space, использует крошечные массивы излучателей на кремниевой пластине для обеспечения масштабируемого и эффективного движения для небольших спутников, таких как CubeSat. Фото: IENAI Space.

ATHENA, новая двигательная установка с электро распылением от ESA и IENAI Space, предлагает инновационные, масштабируемые двигатели для небольших спутников, а окончательный продукт ожидается к следующему году. 

Вариант двигателя размером с ладонь для будущих космических миссий: каждая из этих семи матриц эмиттеров, выгравированных на этой кремниевой пластине с использованием микро - и нанотехнологий, содержит более 500 эмиттеров размером с крошечное отверстие, которые распыляют ионы, ускоряемые электростатическим полем для максимального ускорения.

Технология электро распыления: прорыв для CubeSats

По своей сути, эта технология «электро спрея» разрабатывается как экономичный и массоэффективный метод запуска CubeSat и других небольших спутников. Впервые в Европе эта двигательная установка электро распыления на основе ионной жидкости проработала более 400 часов непрерывно. «Все знают, что «космос - это сложно», но нам нравится говорить, что «движение сложнее», — комментирует Даниэль Перес Гранде, генеральный директор и соучредитель IENAI Space в Испании, разрабатывающий технологию для ЕКА. «Разработка новой технологии, которую мы создали с нуля, была непростой задачей, но мы уверены, что наши двигательные продукты будут выделяться на рынке своими невероятными характеристиками и возможностями; к нам уже обратились ряд заинтересованных сторон в отрасли».

ATHENA: скачок вперед в космических технологиях

Эта система, известная как ATHENA (адаптируемый двигатель на основе электро распыления, работающий на основе нанотехнологий), является одной из трех, разрабатываемых в настоящее время ЕКА для использования электро спрейного двигателя в космосе. В качестве топлива ATHENA использует проводящие соли ионной жидкости. Эта жидкость протекает через нанотекстурированные конические эмиттеры и ускоряется между эмиттером и экстрактором, работающим при разных электрических потенциалах. В результате взаимодействия поверхностного натяжения жидкости и приложенного электростатического поля образуются ионы, которые могут распыляться с очень высокой скоростью (порядка 20 км/с), создавая силу, приводящую в движение спутник.

Преимущество системы ATHENA, изготовленной на микро фабриках, заключается в возможности гибкой настройки тяги, использовании нетоксичного «зеленого» топлива без необходимости использования ёмкостей под давлением. При необходимости двигатели можно свободно группировать вместе — всего шесть штук поместятся на 10-сантиметровой поверхности одного блока CubeSat. Затем эти блоки можно сгруппировать для обеспечения тяги спутников массой до 50 кг.

Будущие перспективы и развитие

В настоящее время проект прошел предварительную экспертизу дизайна, а окончательный продукт планируется выпустить к концу следующего года. Развитие поддерживалось в рамках Программы общей технологической поддержки ЕКА, готовящей инновационные продукты и услуги для космических полетов и открытого рынка.