Напечатанный на 3D-принтере двигатель, выстреливающий поток ионов для создания тяги, может стать недорогим и крайне эффективным движителем для миниатюрных спутников. Инженеры MIT первыми изготовили ионный двигатель исключительно при помощи аддитивных технологий. Кроме того, он уникален тем, что вырабатывает чистые ионы из ионных жидкостей.

Ионный двигатель, созданный в лаборатории MIT, размером с мелкую монету и создает крошечную тягу в несколько десятков микроньютонов. Но в безвоздушной среде спутник CubeSat или аналогичный по размеру может с его помощью совершать маневры на орбите. Этот электрогидродинамический двигатель выбрасывает струю ускоренных заряженных частиц, источником которых является ионная жидкость, пишет MIT News.

В напечатанном корпусе аппарата имеется резервуар с жидкой солью, а также множество конических эмиттеров, покрытых нанонитями оксида цинка, выращенными на поверхности конусов. Эти нанокристаллы выступают в роли фитилей, впитывающих жидкость из резервуара и доставляющих ее к кончику эмиттера. Под действием электрического напряжения между эмиттерами и напечатанным электродом экстрактора заряженные частицы выстреливают из излучателя.

Изучив с помощью масс-спектрометрии состав частиц струи, ученые обнаружили, что в ней нет нейтральных молекул, только чистые ионы. Обычно это не так. Причина такого явления исследователям не ясна, хотя они предполагают, что дело в нанонитях из оксида цинка.

«Мы считаем, что это как-то связано с тем, как впрыскивается заряд и как жидкость взаимодействует с материалом нити, перенося жидкость к месту эмиссии», — пояснил руководитель лаборатории Луис Фернандо Веласкес-Гарсия.

Чистая ионная струя означает, что двигатель более эффективно расходует топливо, что крайне важно для срока службы спутников на орбите, которые обычно не предполагают дозаправки.

Ионный двигатель для миниатюрных спутников — хороший пример применения аддитивных технологий для создания модифицируемых, комплексных структур из нескольких материалов. Вместо того чтобы использовать в промышленном производстве дорогие лазеры или технологии чистой комнаты, инженерам MIT удалось создать двигатель на коммерческих принтерах, применяя общедоступные и недорогие методы.