Учёные Самарского национального исследовательского университета разработали новый маневровый космический двигатель для наноспутников массой менее 10 кг. Уникальный двигатель работает на смеси дистиллированной воды и этилового спирта (раствор 40%). Бак спутника рассчитан примерно на 450 граммов топлива.

Перед поступлением в сопло Лаваля смесь испаряют с помощью электрического нагревателя, полученный газ (пар) нагревается до необходимой температуры тем же нагревателем.

Двигатель создан для наноспутника SamSat-M российского производства. «Сейчас проходят испытания прототипа, одновременно с этим идёт проектирование экспериментального наноспутника для проведения лётно-конструкторских испытаний», — сообщили в пресс-службе университета.

Наноспутник SamSat-M с двигательной установкой предназначен для отработки технологии маневрирования в составе группировки близколетящих космических аппаратов.

В 2017 году разработана проектная документация SamSat-M, конструкторская документация, программы и методики испытаний. В 2018 году планируется изготовить наноспутник и провести необходимые работы для его подготовки к лётным испытаниям.

Спутник SamSat-M размером в три юнита CubeSat, то есть 10×10×30 см

Наноспутники с двигательными установками могут поддерживать заданную высоту полёта на низких орбитах, где велико влияние атмосферы; могут использоваться для сведения наноспутников с орбиты после завершения миссии; решать сложные задачи инспектирования, в том числе в рамках очистки околоземного космического пространства от космического мусора и спасения космонавтов во время внекорабельной деятельности, сообщается

на сайте Центра наноспутниковых технологий Самарского национального исследовательского университета. Группировка наноспутников может изучать геофизические поля, термосферу и ионосферу Земли для прогнозирования стихийных бедствий, выявлять астероидную опасность и инспектировать состояние космических аппаратов в космосе.

В пресс-службе особо подчеркнули безопасность и экологичность нового топлива для двигателей: «Малая молекулярная масса воды позволит получить высокие скорости истечения пара и, соответственно, высокую скорость маневрирования, а добавление спирта — порядка 40% смеси — предотвратит замерзание рабочего тела при низких температурах космоса».

Спутник SamSat-M

Максимальная масса полностью заправленной инновационной двигательной установки составляет 1,55 кг. Ожидаемый суммарный импульс скорости — не менее 80 м/с. Жидкое рабочее тело двигательной установки на водно-спиртовой смеси общей массой 450 грамм хранится в баке. Поскольку в полёте необходим быстрый нагрев рабочего тела, разработчики предложили дополнить энергосистему спутника накопителями на суперконденсаторах фирмы Maxwell. Это обеспечит выдачу необходимой высокой импульсной мощности на нагреватель. Такой подход впервые будет применён на космических аппаратах этого класса, сказано в сообщении пресс-службы.

Если российское изобретение докажет свою эффективность, то такие двигатели можно применять для всех спутников CubeSat, а в последнее время эта платформа стала очень популярной для создания и запуска мини-спутников. Формат кубсат сделал широким распространение университетских спутников, хотя крупные компании вроде Boeing тоже проектируют спутники такого формата.

Базовый размер кубсата (1U), составляет 10×10×10×см при весе не более 1,33 кг. Стандарт допускает объединение двух-трёх стандартных кубов в составе одного спутника (обозначаются 2U и 3U и имеют размер 10×10×20 или 10×10×30 см).

Стоимость выведения кубсата не превышает нескольких десятков тысяч долларов. Обычно несколько штук или несколько десятков таких спутников (до семи десятков) выводится на орбиту посредством ракет-носителей или с борта пилотируемых и автоматических грузовых космических кораблей и орбитальных станций. Также для вывода кубсатов разрабатываются сверхмалые ракеты-носители.

Теоретически, в таком формате на сверхмалых носителях свои спутники могут запускать в космос и коммерческие компании, университеты, школы и даже частные лица.