Модульные двигательные установки для космических аппаратов формата «кубсат»

Стандартный механический и электрический интерфейс в модульном принципе построения двигательной установки обеспечивает возможность ее непосредственной установки в типовые космические аппараты формата «кубсат» (пропорциональные одному юниту 1 U = 10х10х10 см).

В работе представляется обзор основных видов двигательных установок для космических аппаратов формата «кубсат», функционирующих на «зеленом» и других экологически чистых топливах, на основе газовых двигателей и комбинированных двигательных установок [1–4].

Современные конструкции двигательных установок для космических аппаратов формата «кубсат» отражают потребность разработчиков в минимизации стоимости космического аппрата и снижении трудоемкости работ по подготовке к пуску. Наиболее распространенным становится выведение таких двигательных установок на орбиту в качестве попутного груза, что предъявляет ряд требований к системам двигательной установки по исключению с их стороны негативного воздействия на основную полезную нагрузку. Упрощение и снижение стоимости подготовки двигательной установки к эксплуатации обуславливает применение экологически чистого топлива. На сегодня сформировались следующие основные рекомендации к двигательным установкам кубсатов:

• масштабируемость двигательной установки и суммарного доступного импульса благодаря возможности выбора оптимального объема топливной емкости;
• быстрый и простой монтаж и подключение двигательного модуля к космическому аппарату;
• экологически чистое и безопасное для персонала топливо, позволяющее минимизировать затраты на конструктивно-технологические и организационные мероприятия по безопасности на всем жизненном цикле кубсата;
• высокие удельные тяговые характеристики и многократность включений, высокое быстродействие клапанов и возможность импульсного и длительного режима работы двигателей.

На реализованных примерах основных мировых разработчиков рассмотрены модульные двигательные устанвоки для космических аппаратов формата «кубсат» на основе однокомпонентных термокаталитических и двухкомпонентных двигателях на экологически чистом топливе, газовые двигатели и гибридные двигательные установки.

Разработка модульных микродвигательных установок для управления космическими аппаратами формата «кубсат» становится новым направлением развития космической техники, позволяющим существенно повысить эффективность использования космических аппаратов данного вида. В настоящее время в мире получен опыт летной эксплуатации микродвигателей на «зеленом» топливе, микродвигательных установок на «холодном» газе, ведутся исследования по созданию микродвигателей на альтернативных видах топлива, включая электролиз воды. Можно говорить о формировании общих требований к микродвигательным установкам, основными из которых являются модульность, масштабируемость, безопасность, высокое быстродействие, короткие сроки изготовления и поставки, невысокая стоимость.