Сверхкомпактный ионный двигатель малой тяги был создан в Массачусетском технологическом институте. В ближайшее время он может прийти на смену куда более громоздким и устаревающим конструкциям, применяющимся для корректировки орбиты и переориентации спутников.

Пауло Лозано (Paulo Lozano) – профессор кафедры аэронавтики и астронавтики в MIT разработал компактный плоский ускоритель, размерами и формой похожий на компьютерный чип. В отличие от традиционных ионных двигателей, обладающих значительной массой, он практически не повлияет на массово-габаритные характеристики оснащённого им спутника.

Компактный ионный двигатель малой тяги (в правом верхнем углу) и его компоненты. Фото: M. Scott Brauer

Разработка ускорителя велась по пути биомимикрии – инженерного воплощения биологических принципов. Механизм подготовки жидкости к эффективному испарению с поверхности был заимствован у растений. В них вода поглощается корнями и поднимается вверх по системе канальцев уменьшающегося диаметра за счёт капиллярного эффекта и достигает плоской поверхности листа.

Ионный двигатель состоит из нескольких слоёв пористого металла. Размер пор уменьшается от нижнего слоя к верхнему. Между подложкой и вторым снизу слоем расположен миниатюрный резервуар с жидкостью.

Поднимаясь по капиллярам сужающегося диаметра, жидкость достигает верхнего слоя, покрытого слоем золота. На внешнем слое вытравлены 500 крошечных сопел, которые при подаче электропитания выбрасывают ионизированные пары жидкости в виде направленных потоков.

Габариты ионного ускорителя составляют 10x10x2 мм. Сила такого двигателя оценивается в 50 мкН, однако в условиях вакуума и близкой к нулю гравитации её оказывается достаточно для корректировки орбиты искусственного спутника.

Такие ионные двигатели придутся весьма кстати при разработке наноспутников серии CubeSat, о которых “Компьютерра” уже писала. Компактные ускорители позволят спутникам удерживать заданную орбиту, существенно продляя расчётные сроки эксплуатации.

Также двигатели малой тяги могут использоваться для управляемого схода необратимо повреждённых спутников с орбиты. Это заставит их сгорать в атмосфере Земли и частично решит проблему космического мусора.