В сфере спутниковых технологий наметился значительный прорыв, который открывает путь к новой эре в освоении космоса. Разработка систем с воздушно-реактивным электрическим двигателем (Air-Breathing Electric Propulsion, ABEP) обещает произвести революцию в том, как спутники функционируют на орбите, особенно в условиях сверхнизкой околоземной орбиты.

 

Традиционные спутники зависят от бортового топлива, необходимого для поддержания орбиты и выполнения маневров. Однако такой подход имеет ряд ограничений: топливо увеличивает массу аппарата, ограничивает продолжительность миссии и повышает ее стоимость. Со временем спутники теряют высоту из-за атмосферного сопротивления и вынуждены расходовать драгоценное топливо, чтобы оставаться на орбите. Новая разрабатываемая система ABEP бросает вызов этой модели, полностью отказываясь от необходимости в традиционном топливе. Вместо этого она собирает и использует остаточные атмосферные частицы в качестве рабочего тела. Эта инновация позволяет спутникам устойчиво функционировать на сверхнизких высотах, известных как зона особо низкой околоземной орбиты (Very Low Earth Orbit, VLEO). На высоте от 180 до 250 километров все еще присутствуют следы атмосферных газов. Система ABEP захватывает эти частицы, ионизирует их и разгоняет для создания тяги. Данный процесс открывает значительные преимущества: отсутствие необходимости в бортовом топливе снижает стартовую массу аппарата и обеспечивает практически неограниченную возможность создания тяги, пока в наличии есть атмосферные частицы. Недавно система успешно прошла ключевой этап эскизного проектирования, что подтвердило ее техническую осуществимость и готовность к дальнейшему развитию. Проект «Безкатодный электроракетный двигатель для системы с воздушно-реактивным электрореактивным двигателем» реализуется компанией TransMIT GmbH. Компания IQM ведет разработку безкатодного электроракетного двигателя при финансировании Европейского космического агентства (ESA). Цель состоит в том, чтобы спроектировать, изготовить и испытать прототип двигателя, способный к стабильной работе на атмосферных газах Земли (смеси азота и кислорода), достигая электрической эффективности не менее 50% и удельного импульса не менее 4200 секунд. Эта работа базируется на технико-экономических исследованиях, проведенных IQM, которые определили наиболее перспективные концепции для безкатодной работы электроракетных двигателей в реактивной, богатой кислородом среде. В настоящее время ведется строительство прототипа, а испытания запланированы в вакуумных установках, способных воспроизводить условия сверхнизкой околоземной орбиты. Двигательная система объединяет наиболее перспективные решения: традиционный высокочастотный ионный двигатель с уникальными безкатодными функциональными характеристиками, что устраняет необходимость в катодном узле. Как отмечается в отчете, хотя катод и является критическим компонентом для работы ионного двигателя, его реализация в концепции ABEP оказалась сложной задачей. Это достижение представляет собой важную веху в европейских усилиях по разработке двигательных систем следующего поколения, которые позволят создавать устойчивые спутниковые группировки на сверхнизких орбитах. Используя частицы атмосферы в качестве топлива для двигателя, такие аппараты смогут компенсировать сопротивление, которое эти же самые частицы оказывают на спутник. Внедрение воздушно-реактивной двигательной установки может существенно изменить всю спутниковую индустрию. Благодаря увеличению срока активного существования миссий и снижению зависимости от топлива, операторы спутников смогут сократить издержки и повысить эффективность. Хотя данная технология все еще находится в стадии разработки, она представляет собой огромный шаг на пути к устойчивой и эффективной космической деятельности. По мере продолжения испытаний и совершенствования технологии, вскоре может появиться новый класс спутников, способных работать ближе к Земле, чем когда-либо прежде. По сути, эта инновация знаменует собой не просто постепенное улучшение, а фундаментальный сдвиг в нашем понимании космической двигательной установки.