Недавно Yidong Aerospace (Beijing Yidong Aerospace Technology Co., Ltd.,), известная также как Easy Aerospace, успешно провела испытание на воспламенение ионного двигателя Холла, в котором в качестве рабочего тела используется аргон.
Недавно двигатель Холла с рабочей средой на аргоне, разработанный компанией Yidong Aerospace успешно прошел испытание на зажигание. В ходе испытаний в сверхшироком диапазоне мощностей 200~1200 Вт были реализованы надежное зажигание и стабильная работа холловского двигателя. Измеренные рабочие параметры: мощность 200~1200Вт, тяга 6~46мН, удельный импульс 700~1900с.
Экспериментальные испытания показывают, что по сравнению с традиционной рабочей средой на основе ксенона, аргон может иметь более высокие удельные импульсные характеристики при том же рабочем напряжении. Например, в условиях 1200 Вт/300 В удельный импульс при использовании аргона превышает 1900 с, а удельный импульс при использовании ксенона составляет около 1600 с. Это связано с меньшей молекулярной массой газообразного аргона, который может ускоряться быстрее в том же электрическом поле. Прямая польза от высокого удельного импульса состоит в том, что расход топлива у спутника меньше, спутник можно сделать легче, а запуск более экономичным.
Но, пожалуй, основным преимуществом использования аргона является его доступность и стоимость в сравнении с ксеноном и криптоном, которые применяются в современных электрических двигателях в качестве топлива. Общий ежегодный мировой объем производства ксенона и криптона составляет лишь десятки и сотни тонн соответственно.
Из-за скудного производства и дефицита рыночные цены на ксенон и криптон когда-то превышали 14000 $/кг и 2000 $/кг за последние два года, что напрямую ограничивало широкомасштабное применение электрических двигателей в аэрокосмической области.
Аргон — третий по количеству газ в атмосфере, его содержание составляет около 1%. По сравнению с ксеноном, содержание аргона в атмосфере больше примерно в 100 000 раз, а по сравнению с криптоном — в 9 300 раз. Благодаря такому обильному наличию, аргон производится в больших количествах, и его стоимость значительно ниже, чем у ксенона и криптона. Фактически, стоимость аргона составляет лишь одну тысячную от стоимости ксенона и криптона.
На спутниках Starlink, начиная с версии v2 Mini, топливом для электрической двигательной установки Холла было изменено с криптона на аргон. На данный момент уже было запущено 4 партии спутников Starlink V2 Mini, всего 86 аппаратов, которые успешно функционируют на орбите.
В завершении стоит отметить, что успешное развитие и эксплуатационные испытания аргонового двигателя Холла имеют важное значение для обеспечения широкого применения высокопроизводительных электрических двигателей в спутниковых сетях и других низкоорбитальных интернет-констелляциях, а также для сокращения затрат на их строительство и эксплуатацию.
Ионные ракетные двигатели
Такие двигатели являются особой разновидностью ракетных двигателей, в которых тяга создается с помощью разогнанных в электрическом поле ионов. Они отличаются от традиционных химических двигателей своим принципом работы и рядом особенностей. В общих словах, к преимуществам таких двигателей относятся их эффективность в достижении высоких скоростей, малый расход топлива, длительный срок службы. Из недостатков можно выделить низкую тягу, что ограничивает их применение для старта с Земли или маневрирования в плотных атмосферах; длительное время разгона; сложность и требовательность к энергии.
Но несмотря на некоторые ограничения, ионные ракетные двигатели находят применение в длительных миссиях исследования космоса, где высокая эффективность и длительный срок службы являются приоритетом. С постоянным развитием и улучшением технологий, ионные двигатели становятся все более перспективными для будущих космических миссий.
