Улучшить характеристики малых космических аппаратов и создать маневрирующие орбитальные группировки спутников позволят спроектированные в России двигательные установки, считают в омском техническом университете (ОмГТУ). Результаты исследования опубликованы в ряде научных изданий, например, в журнале «Динамика систем, механизмов и машин».
Малые космические аппараты (МКА) могут весить от одного до 500 килограммов. Они используются для широкого круга научных и прикладных задач, в частности, для дистанционного зондирования Земли, космического мониторинга и других, рассказали в Омском политехе.
Такие аппараты работают на низких околоземных орбитах, где велико влияние земного притяжения. Поэтому для их поддержания и должного функционала МКА необходимы соответствующие двигательные установки.
Для последних особенно значим запас характеристической скорости, то есть той, которая необходима для совершения различных маневров. Не менее важно учесть в конструкции достаточный топливный резерв, малое энергопотребление и небольшие габариты двигателя, пояснил старший преподаватель кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ Антон Лукьянчик.
«Наиболее эффективными двигательными установками в области МКА массой от 1 кг до 500 кг являются электротермические (электронагревные) импульсные. С использованием многоцелевого метода структурного проектирования нам удалось разработать конструкцию двигательной установки с рядом преимуществ. При этом саму конструкцию можно легко изменять в зависимости от задач спутника», – добавил он.
К примеру, автоматика, электроклапаны, микродвигатель остаются неизменными, а топливная система в виде бака и трубопроводов комплектуется под конкретные цели. Это и обеспечивает больший запас характеристической скорости для орбитального маневрирования. Также благодаря ряду инженерных решений возрастает надежность, снижается масса, уменьшается время создания двигательных установок, продолжил Лукьянчик.
Сейчас в качестве топлива для двигательных установок используются различные фреоны, изобутан и другие вредоносные для человека газы. Вместе с тем исследователями ОмГТУ предложена конструкция, которая может работать на полностью безопасной для человека спирто-водяной смеси.
«Спирто-водяная смесь поступает из топливного бака в элементы автоматики и попадает в микродвигатель. Он состоит из большого числа газовых каналов и нагревателя. При подаче напряжения микродвигатель разогревается, топливо испаряется, образованный пар перегревается и создает силу тяги», – конкретизировал Лукьянчик.
Ученый обратил внимание, что необходимые комплектующие для создания опытных образцов двигательной установки были получены университетом в конце 2022 года в рамках программы «Приоритет 2030». Сейчас специалисты занимаются их сборкой. А уже к концу текущего года они планируют провести испытания в вакуумной камере.
