Европейские разработчики из TransMIT GmbH и IQM сделали важный шаг в создании спутниковых двигателей нового типа — air-breathing electric propulsion (ABEP), то есть электрореактивных систем, использующих остатки атмосферы в качестве рабочего тела. Такая технология может позволить спутникам дольше работать на очень низких околоземных орбитах без запаса традиционного топлива на борту. Разрабатываемая система недавно прошла ключевой этап проверки, в ходе которой была подтверждена техническая реализуемость концепции. Проект под названием Cathodeless Electric Propulsion Thruster for Air-Breathing Electric Propulsion Systems реализуется компанией TransMIT GmbH, а разработку безкатодного электрореактивного двигателя под финансированием ESA ведёт IQM.

Изображение сгенерировано Grok

Обычные спутники вынуждены иметь на борту топливо для коррекции орбиты и манёвров. Это увеличивает массу аппарата, ограничивает срок службы и повышает стоимость миссий. На малых высотах проблема особенно заметна: из-за сопротивления разреженной атмосферы аппарат постепенно теряет высоту и должен постоянно компенсировать торможение.

Концепция ABEP предлагает другой подход. На высотах примерно 180–250 км в атмосфере Земли ещё сохраняются следы газов. Двигатель такого типа захватывает эти частицы, ионизирует их и ускоряет, создавая тягу. В теории это позволяет отказаться от традиционного запаса рабочего тела и практически не ограничивать ресурс тяги, пока спутник остаётся в зоне, где есть достаточное количество атмосферных частиц.

Цель проекта — создать, изготовить и испытать прототип двигателя, способного стабильно работать на смесях атмосферных газов Земли, прежде всего азота и кислорода, при электрическом КПД не менее 50% и удельном импульсе от 4200 секунд.

Как отмечают разработчики, новая система основана на традиционной схеме высокочастотного ионного двигателя, но с важным отличием: она обходится без катода. Именно катод считается одним из самых сложных элементов для внедрения в ABEP-системы, особенно в реактивной среде с высоким содержанием кислорода.

Сейчас прототип уже находится в стадии сборки, а его испытания планируется провести в вакуумных установках. В случае успеха технология может стать основой для нового класса спутников, которые будут работать значительно ближе к Земле, чем нынешние аппараты, и при этом дольше сохранять орбиту без расхода традиционного топлива.

Разработчики считают, что внедрение «воздушно-реактивной тяги» может серьёзно изменить спутниковую отрасль: увеличить срок службы аппаратов, снизить массу и стоимость запусков, а также сделать более устойчивой эксплуатацию спутниковых группировок на экстремально низких орбитах.