Двигатель будущего: космический корабль с ионной тягой на йоде

Группа исследователей из ThrustMe совместно с коллегами из Университета Сорбонны успешно протестировала использование йода в качестве ионизирующего агента в ионном двигателе космического аппарата.

ThrustMe

Двигатели для космических кораблей делают избыточно мощными. Но учёные придумали способ повысить их эффективность.

Ускорители, используемые для запуска ракет, не идеальны для космических аппаратов — они очень мощные, но также очень неэффективные. Орбитальным космическим аппаратам такая мощность и вовсе не нужна — их просто нужно время от времени подталкивать, чтобы удержать на нужной орбите. Для таких аппаратов ионные двигатели оказались лучшей альтернативой. Они обеспечивают импульс за счет выброса ионов.

Ионы создаются при отрыве электронов от нейтрального атома — сейчас, как правило, для этой цели используют атомы ксенона. Энергию для ионизации топлива получают при помощи солнечных батарей.

Йод и раньше предлагали в качестве замены ксенону, но эта идея всегда отвергалась из-за его коррозионной активности. Исследователи же разработали способ предотвращения коррозии и проверили свои идеи на реальном космическом аппарате CubeSat, вращающемся вокруг Земли в течение последних двух лет. Испытательный аппарат небольшой — каждая сторона всего 10 сантиметров в поперечнике и весит всего 1,2 килограмма.

Чтобы преодолеть проблему коррозии, исследователи использовали керамические материалы, а также хранили химическое вещество в твердой форме. Одним из его преимуществ является легкость сублимации.

Йод нагревается с помощью электроэнергии от солнечной панели спутника CubeSat и находится в резервуаре, который напрямую соединен с ионизационной камерой. В ней газ бомбардируется электронами, в результате чего образуется плазма. Ионы в плазме далее ускоряются электрической сеткой, создавая тягу. Такая конструкция оказалась эффективнее своих предшественников.

Статья опубликована в журнале Nature.