Stellar Exploration утверждает, что такой миниатюрный двухкомпонентный двигатель даст микроспутникам возможность совершать межпланетные миссии.

LOGAN, Utah — Компания Stellar Exploration, базирующаяся в Сан-Луис-Обиспо, Калифорния, на данный момент проводит оценочные испытания малогабаритной реактивной системы, при помощи которой небольшие аппараты смогут осуществлять межпланетные миссии.

«Что нехарактерно для подобной технологии, которую в Stellar Exploration разработали при сотрудничестве с Malin Space Science Systems из Сан-Диего, так это её мощь», — говорит Майк Лукс, президент Space Exploration Engineering, специализирующейся на миссиях в пространстве между Землёй и Луной, около Луны и в глубоком космосе. Двигатель, работающий на гидразине и азотном тетраоксиде, способен разогнать кубсат формата 12U и весом около 28 килограммов до двух километров в секунду.

«Крохотный двухкомпонентный мотор, который построила Stellar, неожиданно для многих придаёт кубсатам способность выполнять то, что раньше могли только куда более крупные и соответственно более дорогие устройства», — писал нам в электронном письме Лукс — «Ни одна разработка из представленных на рынке в данный момент для кубсатов не ровня этой даже близко. Несмотря на свои габариты, это серьёзный, «взрослый» реактивный двигатель, построенный на хорошо известных технологиях, и с его помощью микроспутники наконец перестанут «плескаться в лягушатнике».

Финансирование на проектирование и постройку Stellar Exploration получила по программе Перспективных малых миссий исследования планет NASA (Small Innovative Missions for Planetary Exploration), в рамках которой поддерживается выработка и развитие научных миссий для малых аппаратов. Компания рассчитывает, что впервые её разработка используют на кубсате, который отправят к Марсу попутно с миссией NASA к астероиду Психея в 2022 году. Психея совершит пролёт мимо Марса, поэтому кубсат должен обладать достаточными резервами тяги, чтобы перейти от астероида на орбиту вокруг Красной планеты.

«Но мы ищем и другие варианты практического применения», — объяснял SpaceNews Томас Свитек, президент Stellar Exploration, на конференции по малым спутникам — «Например, такой двигатель можно поставить на небольшой роботизированный спускаемый аппарат, или микроспутник, который своим ходом отправится с геопереходной на геостационарную орбиту, или на спутник, который довыведет себя на орбиту «Молния».

«Плюс, он рассчитан на довольно низкие давления в баках, что снижает требования к безопасности. Мы сразу задумывали всё так, чтобы было поменьше проблем с ограничениями», — добавил Свитек.

Комментарии (44)


  1. sshikov
    11.08.2018 14:51
    +1

    >тетраоксиде

    Все-таки в русской литературе по ракетной технике больше принято тетраксид.

    А слово «двухтопливный» по-моему тут просто неверно употреблять — это двух_компонентный_ двигатель, как и написано в другом месте (впрочем, я не смог вспомнить, бывают ли вообще однокомпонентные ЖРД, кажется это характерно только для РДТТ).


    1. DerBad
      11.08.2018 15:04

      бывают ли вообще однокомпонентные ЖРД

      ЖРД на перекиси водорода или гидразине, разлагаемых на катализаторе. Катализатор, при этом, не является компонентом топлива.


      1. sshikov
        11.08.2018 18:39

        Да, вы правы. Про катализаторы совсем вылетело из головы.


  1. OriSvet Автор
    11.08.2018 14:58

    Тьфу, точно. Двухкомпонентный, да.


  1. WildLynxDev
    11.08.2018 15:20

    What is that? An engine for ants?
    Какой у него будет Isp?
    А может лучше ионный двигатель?
    К баллону с аргоном будет куда меньше вопросов, чем к бакам с НДМГ+АТ? А то ещё попутным грузом не возьмут или заставят муторную и дорогую сертификацию проходить?


    1. OriSvet Автор
      11.08.2018 16:22

      У ионных двигателей околосмешная тяга, поэтому используя их — понадобятся недели и месяцы на разгон. В случае, например, с пролётным манёвром и сменой орбиты — ионника просто-напросто недостаточно.


      1. sshikov
        11.08.2018 19:01

        >околосмешная тяга

        Ну, тут про тягу вообще нет ни слова, так что пока можно только догадываться, какова она. Ну или прикинуть примерно — но по фотке даже габариты оценить сложно (нужно бы в первую очередь прикинуть диаметр критического сечения, потому что из него и давления в камере почти непосредственно следует тяга). Кроме гаек, которые могут быть сильно разные, почти не за что зацепиться.


        1. OriSvet Автор
          11.08.2018 19:26

          У ионных двигателей это обычно доли грамма. Если этот движок может разогнать почти тридцать кило до 2 км\с и, судя по заявлению насчёт перехода с одной орбиты на другую, довольно быстро, плюс топливная пара гидразин-амил — то наверное как минимум сколько-то килограммов.


          1. sshikov
            11.08.2018 20:44

            Ну что килограммы (возможно десятки) — это понятно.

            Пусть давление в камере скажем 263 атм, как у РД-180 :)

            Шучу, хотя на самом деле, вот сразу сложно сказать, проще ли сделать маленький двигатель на большое давление, чем большой. Наверное с точки зрения прочности маленький проще, а отводить тепло наоборот сложнее. В общем, не знаю.

            Пусть будет всего 50 атм, тогда тяга порядка 50 килограмм получится при критическом сечении 1 см2. Ну то есть можно примерно оценить размеры этого агрегата — что-то типа 5 см в диаметре и около 20 в длину.

            Но странно что на фотке никаких признаков ТНА не наблюдается, одни гайки и шпильки.


            1. saag
              11.08.2018 21:00

              Ну какой ТНА у двигателя малой тяги, ТНА нужен когда надо прокачать очень большие объемы за короткое время, тут вытеснительная подача топлива и окислителя гелием скорее всего


              1. sshikov
                11.08.2018 21:12
                +1

                Почему обязательно большие объемы? Главное что давление в камере сгорания намного больше, чем давление в баке. И кто-то должен этот перепад создавать. Гелий может обеспечить подачу компонента из бака, но и его вы тоже на длительное время не напасетесь. У «обычного» движка наддув бака — это лишь подача до насоса ТНА.


                1. saag
                  11.08.2018 21:17

                  У двигателя малой тяги объемы топлива небольшие, ТНА их выкачает очень быстро, поэтому его и нет, обычно такие двигателя включаются на короткое время, ТНА опять тут ни к чему, чтобы давление создать делают ТНА на перекиси водорода, но это опять таки зависит от объемов топлива, обычно он стоит на первой-второй ступенях, я не слышал, чтобы на космических кораблях, межпланетных станциях он был.


                  1. sshikov
                    11.08.2018 21:28

                    Ну погодите, это все же не совсем обычный случай. Тут речь о том, чтобы 28 килограммовый спутник разогнать на 2 км/сек.

                    Мы знаем удельный импульс, хотя бы примерно, по-идее формула Циолковского должна нам дать начальную массу, если считать 28 килограмм конечной, не так ли?


                    1. saag
                      11.08.2018 21:32

                      Там масса топлива неизвестна.


                      1. sshikov
                        11.08.2018 22:03
                        +2

                        Естественно, неизвестна. Но прикинуть можно.

                        Формула Циолковского даст нам стартовую массу, которая будет состоять из спутника, топлива, баков и пр. конструкций, а уж сколько в этом будет составлять масса топлива, определяется тем, как хорошо мы умеем делать конструкции. И обычно там конструкций примерно процентов 10.

                        Насколько я помню, импульс что-то вроде 2800, скорость 2000, и стартовая масса должна быть что-то вроде e^(2000/2800)*28, или что-то типа двух- или трехкратной массы спутника. То есть топлива там примерно килограмм 25-50. Если я ничего не напутал конечно (с размерностями в первую очередь).

                        А дальше соответственно можно выбрать тягу (из любых соображений), и прикинуть расход и время работы двигателя на этом запасе.


                        1. OriSvet Автор
                          11.08.2018 22:13

                          Причём парни же пишут, что в баках небольшое давление. Небольшое — это наверное даже не десятки атмосфер.


                          1. sshikov
                            11.08.2018 22:19
                            +1

                            Да, я видел. Но в камере же такого не может быть.


                            1. Mesklin
                              13.08.2018 09:28

                              Почему не может — давление в камере сгорания без ТНА не может превышать давление в баках, иначе движок сможет работать только в пульсирующем режиме


                              1. Sunny-s
                                14.08.2018 15:45

                                может, у них электротурбина, как на электроне? :)


              1. Zenitchik
                13.08.2018 15:36

                > вытеснительная подача топлива и окислителя гелием скорее всего

                А разве «вонючку» не вторым компонентом вытесняют?


                1. saag
                  13.08.2018 15:37

                  тогда бы восламенение было бы в баке, ба-бах


                  1. Zenitchik
                    13.08.2018 15:45
                    +1

                    1. Вонючка — не взрывается.
                    2. Сгорит ровно столько на сколько хватит второго компонента.

                    Как я понял, в результате горения и выделяется газ для наддува. Сейчас погуглю, что к чему.


                    1. Zenitchik
                      13.08.2018 15:55
                      +1

                      Беглое гугление показало, что если такая схема и применяется где-то, то это какой-то довольно редкий аппарат. Будет время — найду, где я это взял, самому стало интересно, что это такое было.
                      В основной массе — вытеснение гелием.


                      1. sshikov
                        13.08.2018 19:52
                        +1

                        Если вы про схему, когда бак наддувается продуктами сгорания из газогенератора с избытком того же компонента, то она совсем не редкая. Для ракет по крайней мере.


                        1. Zenitchik
                          13.08.2018 23:08

                          Я до сего дня думал, что нет, но теперь полагаю, что ошибался. Буду искать и уточнять. Наверно, на форуме Авиабазы спрошу…


                      1. black_semargl
                        14.08.2018 15:16

                        Не то чтобы редкий но есть специфика с растворимостью продуктов сгорания в компонентах топлива и вообще с их физикохимическими свойствами. Может например выпасть в коммуникациях или ещё как.
                        Т.е. для ступени ракеты приемлемо, всё равно не успеет, а для разгонного блока или спутника нет


    1. Mesklin
      13.08.2018 09:26
      +1

      Ионный движок вместе с высоковольтным преобразователем — весьма дорогая и сложная штука. Правда у кубсатов по стандарту есть ограничение на давление в баках (если правильно помню) и на то, что в баках содержится, всякие коррозионные и ядовитые вещества запрещены. А то так при аварии одного кубсата можно повредить весь пакет полезной нагрузки при выведении.


      1. black_semargl
        13.08.2018 12:23

        Ну это смотря как ионник делать. Обычная газоразрядная лампа с дыркой наружу тоже вполне приличный импульс даст.


  1. Dair_Targ
    11.08.2018 16:21

    То есть CubeSat 24U массой ~32kg сможет с НОО на ГСО сам выходить?


    1. artskep
      11.08.2018 20:24
      +1

      Вроде как этого не обещают. Было бы очень круто.
      Говорят о ГСО с геопереходной, или на "молнию" (предполагаю, что с НОО)
      Ну, и про 24U сложно говорить. Не все масштабируется


  1. Stan_1
    11.08.2018 23:24

    Хм… А эти кубосаты кто-то по орбитам распределяет? Что произойдет, если какие-то горе-расчетчики что-то не досчитают, и топливо в этой малютке закончится где-то на пересечении с орбитой МКС? Мне кажется, мусора космического и так на орбите хватает.


    1. arheops
      12.08.2018 00:32

      Ничего. МКС увернется. Орбита то известна, маневр уклонения стандартен.


      1. Stan_1
        12.08.2018 09:16

        А как определить риск столкновения? У МКС есть средства обнаружения? Наземные радары? Или каждый кубосат обязан сообщать координаты?


        1. artskep
          12.08.2018 12:07
          +1

          Наземные радары, оптические методы.
          Например так:https://ru.wikipedia.org/wiki/Крона_(радиооптический_комплекс)


    1. Mesklin
      13.08.2018 09:30
      +1

      Не все орбиты для кубсатов разрешены — после выведения кубсат должен за фиксированное время сгореть в атмосфере, это все прописано в стандарте.


      1. black_semargl
        13.08.2018 12:10

        А если не туда полетит куда хотели?


        1. Mesklin
          13.08.2018 17:24
          +1

          Ну значит, так получилось )). Но сейчас подавляющее большинство кубсатов вообще не имеют двигателей, так что куда их вывела РН, там и летают. Типичный срок пребывания на орбите 3-6 месяцев, а потом сгорают в атмосфере.


  1. arheops
    12.08.2018 00:31

    Тоесть кубсат стоимостью в десяток тысяч сможет «случайно» сбивать с ГСО дорогие спутники конкурентов?


    1. vasimv
      12.08.2018 02:22

      Я бы больше волновался о возможном наведении их на земные объекты. С 2 км/c можно довольно в больших пределах наводить для падения. Хотя, наверное, трудно будет замаскировать кинетическую болванку внутри.


      1. artskep
        12.08.2018 17:19
        +1

        У кубсатов ограничение далеко не только по размерам. Так что эти предположения из области голливудских боевиков «класса B»
        Кстати, хоть «маяк» и не достиг своей цели, но на Хабре были посты по поводу того, как они сертифицировались (и какие проблемы были). Очевидно, что прогнать через это оружие нереально.


        1. black_semargl
          13.08.2018 12:15

          Это в РФ проблемы. А вот Swarm Technologies запустили спутники без разрешения от FCC USA — индийцам только деньги дай.


  1. Dzp
    12.08.2018 11:35

    Вот улетит он на 2-4 а.е. А как получать данные с этого микроспутника? Энергии на сильный радиосигнал у него нет, антенны больших размеров тоже нет.


    1. Areso
      12.08.2018 12:39
      +1

      Радиотелескопы, размером с футбольные поля, зря что ли строят? Вот и будут «ловить» передачи с микроспутников, вместо бесполезных попыток найти в радиошуме сигналы инопланетян.


    1. black_semargl
      13.08.2018 12:25

      Можно светодиодом моргать. В телескоп вполне видно будет.