Американская The Aerospace Corporation сообщила о прогрессе в разработке одной из самых сложных технологий современной космонавтики — твердотопливного ракетного двигателя, который можно многократно запускать в полете. Исследовательская группа уже создала экспериментальный прототип двигателя. В нем используются электронно-управляемые плазменные импульсы, для работы которых требуется минимальное количество энергии. По словам разработчиков, такая схема может обеспечить гибкость управления без существенного усложнения конструкции.
Главная проблема традиционных твердотопливных двигателей заключается в том, что после воспламенения топливо горит непрерывно до полного выгорания. В отличие от жидкостных двигателей, их нельзя выключить, перезапустить или точно регулировать тягу. Именно поэтому для сложных космических миссий обычно используются более дорогие и технически сложные жидкостные двигательные установки.
Для решения этой задачи Aerospace Corporation объединила усилия работников Университета Южной Калифорнии и Военно-морской аспирантуры. Исследователи испытывают технологию наносекундных плазменных импульсов (NPPD), которая позволяет управлять процессом горения твердого топлива при помощи сверхкоротких электрических разрядов.
Суть технологии заключается в создании низкотемпературной плазмы с помощью высоковольтных импульсов длительностью менее 100 наносекунд. Ранее подобные системы уже использовались для повышения эффективности процессов горения, а теперь ученые пытаются применить их в ракетной технике.
Твердотопливные двигатели широко используются в космической отрасли благодаря простоте конструкции, надежности и высокой тяге при сравнительно небольшой массе. В них отсутствуют сложные турбонасосы, топливопроводы и клапаны, что делает такие двигатели дешевле и проще в эксплуатации. Однако отсутствие возможности управления тягой всегда оставалось их главным недостатком.
По замыслу разработчиков, новая технология позволит сохранить все преимущества классических твердотопливных двигателей, одновременно добавив возможность контролировать процесс горения и выполнять повторные включения. Это особенно важно для небольших спутников, которым часто требуется несколько маневров на орбите, но установка полноценной жидкостной двигательной системы слишком сложна или дорога.
Среди преимуществ новой системы называются возможность использовать различные типы твердого топлива, отсутствие тяжелых баков под давлением и компактные размеры. Благодаря этому технология потенциально подойдет как для миниатюрных спутников формата CubeSat, так и для более крупных космических аппаратов.
В Aerospace Corporation отмечают, что первые лабораторные испытания показали обнадеживающие результаты. Пока проект находится на ранней стадии исследований, однако в перспективе подобные двигатели могут существенно расширить возможности спутников и космических аппаратов, позволяя выполнять сложные орбитальные маневры, корректировки курса и многоэтапные миссии без перехода на более дорогие жидкостные двигательные установки.