Новый двигатель позволит микроспутникам выполнять «взрослые» задачи

https://spacenews.com/new-thruster-aims-to-help-microsats-bust-out-of-the-kiddy-pool/
  • Перевод

Stellar Exploration утверждает, что такой миниатюрный двухкомпонентный двигатель даст микроспутникам возможность совершать межпланетные миссии.

LOGAN, Utah — Компания Stellar Exploration, базирующаяся в Сан-Луис-Обиспо, Калифорния, на данный момент проводит оценочные испытания малогабаритной реактивной системы, при помощи которой небольшие аппараты смогут осуществлять межпланетные миссии.

«Что нехарактерно для подобной технологии, которую в Stellar Exploration разработали при сотрудничестве с Malin Space Science Systems из Сан-Диего, так это её мощь», — говорит Майк Лукс, президент Space Exploration Engineering, специализирующейся на миссиях в пространстве между Землёй и Луной, около Луны и в глубоком космосе. Двигатель, работающий на гидразине и азотном тетраоксиде, способен разогнать кубсат формата 12U и весом около 28 килограммов до двух километров в секунду.

«Крохотный двухкомпонентный мотор, который построила Stellar, неожиданно для многих придаёт кубсатам способность выполнять то, что раньше могли только куда более крупные и соответственно более дорогие устройства», — писал нам в электронном письме Лукс — «Ни одна разработка из представленных на рынке в данный момент для кубсатов не ровня этой даже близко. Несмотря на свои габариты, это серьёзный, «взрослый» реактивный двигатель, построенный на хорошо известных технологиях, и с его помощью микроспутники наконец перестанут «плескаться в лягушатнике».

Финансирование на проектирование и постройку Stellar Exploration получила по программе Перспективных малых миссий исследования планет NASA (Small Innovative Missions for Planetary Exploration), в рамках которой поддерживается выработка и развитие научных миссий для малых аппаратов. Компания рассчитывает, что впервые её разработка используют на кубсате, который отправят к Марсу попутно с миссией NASA к астероиду Психея в 2022 году. Психея совершит пролёт мимо Марса, поэтому кубсат должен обладать достаточными резервами тяги, чтобы перейти от астероида на орбиту вокруг Красной планеты.

«Но мы ищем и другие варианты практического применения», — объяснял SpaceNews Томас Свитек, президент Stellar Exploration, на конференции по малым спутникам — «Например, такой двигатель можно поставить на небольшой роботизированный спускаемый аппарат, или микроспутник, который своим ходом отправится с геопереходной на геостационарную орбиту, или на спутник, который довыведет себя на орбиту «Молния».

«Плюс, он рассчитан на довольно низкие давления в баках, что снижает требования к безопасности. Мы сразу задумывали всё так, чтобы было поменьше проблем с ограничениями», — добавил Свитек.
Поделиться публикацией

Комментарии 50

    +3
    >тетраоксиде

    Все-таки в русской литературе по ракетной технике больше принято тетраксид.

    А слово «двухтопливный» по-моему тут просто неверно употреблять — это двух_компонентный_ двигатель, как и написано в другом месте (впрочем, я не смог вспомнить, бывают ли вообще однокомпонентные ЖРД, кажется это характерно только для РДТТ).
      +3
      бывают ли вообще однокомпонентные ЖРД

      ЖРД на перекиси водорода или гидразине, разлагаемых на катализаторе. Катализатор, при этом, не является компонентом топлива.
        0
        Да, вы правы. Про катализаторы совсем вылетело из головы.
      0
      Тьфу, точно. Двухкомпонентный, да.
        +4
        What is that? An engine for ants?
        Какой у него будет Isp?
        А может лучше ионный двигатель?
        К баллону с аргоном будет куда меньше вопросов, чем к бакам с НДМГ+АТ? А то ещё попутным грузом не возьмут или заставят муторную и дорогую сертификацию проходить?
          0
          У ионных двигателей околосмешная тяга, поэтому используя их — понадобятся недели и месяцы на разгон. В случае, например, с пролётным манёвром и сменой орбиты — ионника просто-напросто недостаточно.
            +2
            >околосмешная тяга

            Ну, тут про тягу вообще нет ни слова, так что пока можно только догадываться, какова она. Ну или прикинуть примерно — но по фотке даже габариты оценить сложно (нужно бы в первую очередь прикинуть диаметр критического сечения, потому что из него и давления в камере почти непосредственно следует тяга). Кроме гаек, которые могут быть сильно разные, почти не за что зацепиться.
              0
              У ионных двигателей это обычно доли грамма. Если этот движок может разогнать почти тридцать кило до 2 км\с и, судя по заявлению насчёт перехода с одной орбиты на другую, довольно быстро, плюс топливная пара гидразин-амил — то наверное как минимум сколько-то килограммов.
                +1
                Ну что килограммы (возможно десятки) — это понятно.

                Пусть давление в камере скажем 263 атм, как у РД-180 :)

                Шучу, хотя на самом деле, вот сразу сложно сказать, проще ли сделать маленький двигатель на большое давление, чем большой. Наверное с точки зрения прочности маленький проще, а отводить тепло наоборот сложнее. В общем, не знаю.

                Пусть будет всего 50 атм, тогда тяга порядка 50 килограмм получится при критическом сечении 1 см2. Ну то есть можно примерно оценить размеры этого агрегата — что-то типа 5 см в диаметре и около 20 в длину.

                Но странно что на фотке никаких признаков ТНА не наблюдается, одни гайки и шпильки.
                  0
                  Ну какой ТНА у двигателя малой тяги, ТНА нужен когда надо прокачать очень большие объемы за короткое время, тут вытеснительная подача топлива и окислителя гелием скорее всего
                    +3
                    Почему обязательно большие объемы? Главное что давление в камере сгорания намного больше, чем давление в баке. И кто-то должен этот перепад создавать. Гелий может обеспечить подачу компонента из бака, но и его вы тоже на длительное время не напасетесь. У «обычного» движка наддув бака — это лишь подача до насоса ТНА.
                      0
                      У двигателя малой тяги объемы топлива небольшие, ТНА их выкачает очень быстро, поэтому его и нет, обычно такие двигателя включаются на короткое время, ТНА опять тут ни к чему, чтобы давление создать делают ТНА на перекиси водорода, но это опять таки зависит от объемов топлива, обычно он стоит на первой-второй ступенях, я не слышал, чтобы на космических кораблях, межпланетных станциях он был.
                        0
                        Ну погодите, это все же не совсем обычный случай. Тут речь о том, чтобы 28 килограммовый спутник разогнать на 2 км/сек.

                        Мы знаем удельный импульс, хотя бы примерно, по-идее формула Циолковского должна нам дать начальную массу, если считать 28 килограмм конечной, не так ли?
                          0
                          Там масса топлива неизвестна.
                            +2
                            Естественно, неизвестна. Но прикинуть можно.

                            Формула Циолковского даст нам стартовую массу, которая будет состоять из спутника, топлива, баков и пр. конструкций, а уж сколько в этом будет составлять масса топлива, определяется тем, как хорошо мы умеем делать конструкции. И обычно там конструкций примерно процентов 10.

                            Насколько я помню, импульс что-то вроде 2800, скорость 2000, и стартовая масса должна быть что-то вроде e^(2000/2800)*28, или что-то типа двух- или трехкратной массы спутника. То есть топлива там примерно килограмм 25-50. Если я ничего не напутал конечно (с размерностями в первую очередь).

                            А дальше соответственно можно выбрать тягу (из любых соображений), и прикинуть расход и время работы двигателя на этом запасе.
                              0
                              Причём парни же пишут, что в баках небольшое давление. Небольшое — это наверное даже не десятки атмосфер.
                                +1
                                Да, я видел. Но в камере же такого не может быть.
                                  0
                                  Почему не может — давление в камере сгорания без ТНА не может превышать давление в баках, иначе движок сможет работать только в пульсирующем режиме
                                    0
                                    может, у них электротурбина, как на электроне? :)
                                      0
                                      Ой сомневаюсь, микротурбины та еще проблема, у турбин, чем меньше размер, тем ниже эффективность и очень сильно ниже.
                      0
                      > вытеснительная подача топлива и окислителя гелием скорее всего

                      А разве «вонючку» не вторым компонентом вытесняют?
                        0
                        тогда бы восламенение было бы в баке, ба-бах
                          +1
                          1. Вонючка — не взрывается.
                          2. Сгорит ровно столько на сколько хватит второго компонента.

                          Как я понял, в результате горения и выделяется газ для наддува. Сейчас погуглю, что к чему.
                            +1
                            Беглое гугление показало, что если такая схема и применяется где-то, то это какой-то довольно редкий аппарат. Будет время — найду, где я это взял, самому стало интересно, что это такое было.
                            В основной массе — вытеснение гелием.
                              +1
                              Если вы про схему, когда бак наддувается продуктами сгорания из газогенератора с избытком того же компонента, то она совсем не редкая. Для ракет по крайней мере.
                                0
                                Я до сего дня думал, что нет, но теперь полагаю, что ошибался. Буду искать и уточнять. Наверно, на форуме Авиабазы спрошу…
                                  +1
                                  Ну, на самом деле тут все несложно предсказать. Скажем, если криогенные компоненты наддувать газом из газогенератора может быть слишком высокий перепад температур. Поэтому тут чаще гелий, например. А в целом — в основном наверное МБР, как уже ниже написали.
                                    0
                                    Речь была именно о паре НДМГ+АТ.
                                      0
                                      Ну так она как раз достаточно типичная для МБР. И да, насколько я помню, на УР-100 (8К84) именно такой наддув.
                                0
                                Не то чтобы редкий но есть специфика с растворимостью продуктов сгорания в компонентах топлива и вообще с их физикохимическими свойствами. Может например выпасть в коммуникациях или ещё как.
                                Т.е. для ступени ракеты приемлемо, всё равно не успеет, а для разгонного блока или спутника нет
                                  0
                                  Тогда может подскажете в каких конкретно изделиях применяется?
                                  А то я что-то ничего не нагуглил и засомневался.
                                    +1
                                    У советских МБР — УР-100, УР-200, РС-20, Протон.
                                    Правда смесью из специального газогенератора наддувается только бак горючего, в бак окислителя подают кислый газ после ТНА (частично), смешанный с окислителем же для получения нужной температуры.
                +2
                Ионный движок вместе с высоковольтным преобразователем — весьма дорогая и сложная штука. Правда у кубсатов по стандарту есть ограничение на давление в баках (если правильно помню) и на то, что в баках содержится, всякие коррозионные и ядовитые вещества запрещены. А то так при аварии одного кубсата можно повредить весь пакет полезной нагрузки при выведении.
                  0
                  Ну это смотря как ионник делать. Обычная газоразрядная лампа с дыркой наружу тоже вполне приличный импульс даст.
                0
                То есть CubeSat 24U массой ~32kg сможет с НОО на ГСО сам выходить?
                  +1

                  Вроде как этого не обещают. Было бы очень круто.
                  Говорят о ГСО с геопереходной, или на "молнию" (предполагаю, что с НОО)
                  Ну, и про 24U сложно говорить. Не все масштабируется

                  0
                  Хм… А эти кубосаты кто-то по орбитам распределяет? Что произойдет, если какие-то горе-расчетчики что-то не досчитают, и топливо в этой малютке закончится где-то на пересечении с орбитой МКС? Мне кажется, мусора космического и так на орбите хватает.
                    +2
                    Ничего. МКС увернется. Орбита то известна, маневр уклонения стандартен.
                    +1
                    Не все орбиты для кубсатов разрешены — после выведения кубсат должен за фиксированное время сгореть в атмосфере, это все прописано в стандарте.
                      0
                      А если не туда полетит куда хотели?
                        +1
                        Ну значит, так получилось )). Но сейчас подавляющее большинство кубсатов вообще не имеют двигателей, так что куда их вывела РН, там и летают. Типичный срок пребывания на орбите 3-6 месяцев, а потом сгорают в атмосфере.
                    0
                    Тоесть кубсат стоимостью в десяток тысяч сможет «случайно» сбивать с ГСО дорогие спутники конкурентов?
                      0
                      Я бы больше волновался о возможном наведении их на земные объекты. С 2 км/c можно довольно в больших пределах наводить для падения. Хотя, наверное, трудно будет замаскировать кинетическую болванку внутри.
                        +2
                        У кубсатов ограничение далеко не только по размерам. Так что эти предположения из области голливудских боевиков «класса B»
                        Кстати, хоть «маяк» и не достиг своей цели, но на Хабре были посты по поводу того, как они сертифицировались (и какие проблемы были). Очевидно, что прогнать через это оружие нереально.
                          +1
                          Это в РФ проблемы. А вот Swarm Technologies запустили спутники без разрешения от FCC USA — индийцам только деньги дай.
                      0
                      Вот улетит он на 2-4 а.е. А как получать данные с этого микроспутника? Энергии на сильный радиосигнал у него нет, антенны больших размеров тоже нет.
                        +2
                        Радиотелескопы, размером с футбольные поля, зря что ли строят? Вот и будут «ловить» передачи с микроспутников, вместо бесполезных попыток найти в радиошуме сигналы инопланетян.
                          0
                          Можно светодиодом моргать. В телескоп вполне видно будет.

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое