Испанская компания Kreios Space готовится к испытаниям новаторской конструкции двигателя для космических аппаратов. Данный двигатель сможет использовать в качестве рабочего вещества окружающую нас атмосферу. В случае успешного завершения эксперимента, технология Air-Breathing Electric Propulsion (ABEP) предоставит возможность спутниковым устройствам функционировать на очень низких орбитах длительный период времени, не нуждаясь в существенном запасе топлива или другом рабочем веществе на борту.

Первый опытный спутник, оснащенный системой ABEP, планируется вывести на околоземную траекторию с крайне низкой высотой (VLEO). Конкретная дата старта пока не названа, однако Kreios Space рассчитывает осуществить запуск в 2027 году.

Основа работы системы схожа с принципом действия воздушно-реактивного двигателя; но вместо использования плотных воздушных масс она применяет крайне разреженный слой атмосферы. Спутниковый аппарат захватывает остаточные молекулы газа, которые впоследствии нагреваются и подвергаются процессу ионизации. Образовавшееся плазменное рабочее тело ускоряется и выбрасывается из реактивной камеры, что приводит к возникновению тяги.

Ключевое достоинство данной конструкции заключается в том, что спутнику не требуется постоянный расход рабочего тела, доставленного с поверхности Земли. Энергоснабжение двигателя может осуществляться посредством солнечных батарей, а необходимое вещество для создания реактивной силы аппарат получает непосредственно из окружающей среды.

ABEP разрабатывается исключительно для VLEO – очень низких орбит, расположенных на высоте от 100 до 400 километров. У таких спутников есть существенный минус: даже крайне тонкий слой атмосферы создает ощутимое сопротивление и постепенно уменьшает их скорость и высоту.

MEDIASNIPER

Традиционный двигатель может нейтрализовать это замедление, однако при непрерывной работе запас топлива быстро истощается. Как следствие, время функционирования спутника на VLEO оказывается ограниченным.

ABEP видит возможность преобразовать эту трудность в ценное качество.
Окружающая среда, оказывающая сопротивление спутнику, может служить источником
топлива для его двигательной системы. При условии эффективного захвата достаточного объема частиц и их ускорения, устройство сможет непрерывно
нейтрализовать воздействие атмосферы и сохранять стабильную орбиту.

В качестве основы для первой экспериментальной миссии Kreios Space выбрала
модель MP42 от Kongsberg NanoAvionics из Литвы. Специалисты NanoAvionics
подстроят спутник под новую двигательную установку и внедрили в него технологию ABEP.

Сверхнизкие орбиты обладают рядом значительных преимуществ. Чем ближе к Земле находится аппарат, тем более четкие снимки он может делать при использовании схожей оптики. Это особенно актуально для дистанционного зондирования поверхности планеты, составления карт и мониторинга различных объектов.

Уменьшенная высота также способна улучшить параметры спутниковой связи: сокращается расстояние до наземных станций, что потенциально может уменьшить задержку передачи данных и требования к мощности радиосигнала.

Более того, очень низкие околоземные орбиты (VLEO) пока что значительно менее загромождены,
чем более высокие аналогичные траектории, где уже функционируют тысячи аппаратов. Высотные слои
ниже примерно 400 км используются редко из-за интенсивного атмосферного торможения.

Данный подход имеет и дополнительное преимущество в решении проблемы космического мусора.
Если спутник на VLEO выйдет из строя и потеряет способность поддерживать свою позицию, он начнет
постепенное снижение и сожжется в атмосфере. Таким образом, ему не суждено десятилетиями
оставаться на орбите как источник потенциальной опасности.

Прежде всего компании Kreios Space предстоит убедиться в работоспособности разработки непосредственно в космических условиях. Воздушная оболочка над нашей планетой крайне разрежена, и ее концентрация варьируется в зависимости от высоты полета и уровня солнечной радиации. Двигателю потребуется эффективно извлекать незначительное количество частиц вещества и генерировать достаточную силу для преодоления непрерывного сопротивления атмосферы.

В случае успешного завершения тестирования, ABEP может создать возможность для непрерывно действующей работы спутников на очень низких орбитах. Космические аппараты смогут получать рабочее вещество непосредственно из окружающей среды, и их функциональный период перестанет быть ограничен количеством топлива, доставляемого с Земли.

MEDIASNIPER