Криптоновый двигатель для спутников: российские ученые заменили ксенон

Специалисты Московского авиационного института и Московского физико-технического института создали маломощную двигательную установку для низкоорбитальных спутников, работающую на криптоне. Это первый в России серийно-ориентированный плазменный двигатель такого класса, целенаправленно спроектированный под более дешевое рабочее тело.

Эффект Холла на службе космоса

В основе новинки лежит плазменный двигатель на эффекте Холла. В нем электрическое поле разгоняет ионы газа, создавая реактивную тягу. Такая схема позволяет достигать высоких скоростей истечения при минимальном расходе рабочего вещества, что критически важно для длительного поддержания орбиты малых аппаратов.

Традиционно в холловских двигателях применяют ксенон, однако его высокая цена и ограниченные объемы производства заставляют искать альтернативы. Криптон оказался идеальным кандидатом — он не только обеспечивает необходимые энергетические характеристики, но и доступен в больших количествах при стоимости в 5–10 раз ниже.

«Конструкция спроектирована с расчетом на серийное производство, что должно обеспечить относительно невысокую стоимость», — подчеркнул руководитель проекта из МАИ Александр Богатый. По его словам, архитектура двигателя изначально адаптирована к массовому выпуску, а значит, спутниковые группировки смогут получать его по конкурентным ценам.

Почему криптон вместо ксенона

Выбор в пользу криптона продиктован экономической логикой. Ксеноновые двигатели доказали свою эффективность, но их широкое внедрение сдерживается сырьевыми ограничениями. Криптон же добывается как побочный продукт при разделении воздуха и стоит на порядок дешевле. При этом удельный импульс и тяговые характеристики остаются на приемлемом уровне для задач коррекции орбиты и поддержания строя спутниковых созвездий.

Разработка объединила компетенции двух ведущих технических вузов страны. МАИ отвечал за общую интеграцию и доводку конструкции до серийного облика, а МФТИ привнес экспертизу в области физики плазмы и газовых разрядов.

Параллельные проекты

Пока криптоновый двигатель готовится к первым орбитальным испытаниям, в отрасли продолжается работа над силовыми установками другого класса. В апреле госкорпорация «Ростех» анонсировала создание двигателя НК-3 с тягой 4,5 т для сверхлегкой ракеты «Воронеж». Установка будет использоваться на обеих ступенях носителя: двенадцать двигателей разместят на первой ступени и один — на второй. Это свидетельствует о системном развитии российского космического двигателестроения — от микротяги спутниковых систем до полноценных ракетных агрегатов.

Таким образом, появление криптонового плазменного двигателя не только закрывает чувствительную нишу малых космических аппаратов, но и укрепляет технологическую независимость отрасли в условиях глобального дефицита ксенона.