Технология ракетных двигателей шагает вперед семимильными шагами. Жидкостное топливо, ионные двигатели и солнечные паруса — все это уже фактически отработанные технологии. Но команда Европейского космического агентства (ESA) сделала следующий шаг, создав систему двигателей размером с ладонь, которая может поможет ускорить будущие крошечные космические аппараты.
Двигатели размером с ладонь сильно отличаются тех устройств, которые установлены на больших ракетах, к которым мы привыкли. Отличие двигателей ATHENA (Adaptable THruster based on Electrospray powered by Nanotechnology) состоит в том, что они предназначены для маневрирования и приведения в движение кубсатов и небольших спутников, во время движения в космосе, а не для запуска ракет с поверхности Земли.
Команда, возглавляемая Даниэлем Пересом Гранде, генеральным директором и соучредителем IENAI Spain, назвала свой двигатель размером с ладонь «Афина». Это не самое запоминающееся название, но четко отражает то, что он делает — адаптируемый двигатель, основанный на нанотехнологии, работающей на основе электрораспыления. Технология была разработана для ESA, и после успешного этапа проектирования и, если все пойдет по плану, прототип будет доступен к концу 2024 года.
Технология основана на методе, известном как электроспрей, который ранее использовался в масс-спектрометрии, но теперь нашел свое применение в космосе. Каждый двигатель имеет семь матриц эмиттеров, выгравированных на кремниевых пластинах, и каждая содержит 500 точечных эмиттеров.
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. Взаимодействие между поверхностным натяжением жидкости и приложенным электростатическим полем образует ионы, которые могут распыляться с очень высокой скоростью (порядка 20 км/с), создавая силу, приводящую в движение спутник.
Как и его собратья на ИОННОМ и жидкостном топливе, двигатель имеет широкие возможности регулировки и может быть перенастроен в полете. Подруливающие устройства также экологически безопасны, поскольку топливо представляет собой нетоксичную жидкость и не требует резервуаров для хранения под давлением. Небольшой размер двигателей означает, что их можно сгруппировать в любую необходимую конфигурацию, всего шесть штук, необходимых для размещения на лицевой стороне типичного кубсата размером 10 см, и могут быть сгруппированы вместе на спутниках и зондах массой до 50 кг. Команда надеется, что сможет дальше развивать технологию, чтобы работать с аппаратами массой до 300 кг.
Космические технологии, где это возможно, становятся все меньше и меньше, как и большинство других областей технологий. Однако для достижения этого двигательные системы также должны уменьшиться, и это потенциально более сложная задача. ATEHNA выглядит многообещающей разработкой, но ЕКА и их партнеры работают над двумя другими системами двигателей, основанными на технологии электрораспыления, каждая из которых, похоже, приносит многообещающие результаты.
