Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
С каждый годом количество запускаемых в космос спутников увеличивается [1]. Большинство из этих спутников — нано- и микроспутники. Масса этих спутников достаточно мала (от единиц до десятков кг), поэтому можно запускать сразу множество спутников. Из-за массовости запусков цена на такие спутники не такая большая по сравнению с обычными полномасштабными спутниками. Это позволяет запускать такие спутники не только крупный корпорациям, но и достаточно малым группам и даже студенческим коллективам. Задачи у микро- и наноспутников абсолютно разные, но их объединяет, то, что на большинстве таких спутников отсутствуют двигательные установки [2]. Это уменьшает срок службы спутника и спектр его потенциальных возможностей. Наличие двигателя на борту позволит спутникам поддерживать свою орбиту в течение длительного промежутка времени, так же позволит им в некоторых случаях изменять орбиту. По окончанию эксплуатации наноспутника, двигатель способен обеспечить спуск с орбиты, тем самым не давая накапливаться орбитальному мусору. Из выше сказанного можно сделать вывод, что двигательная установка на спутниках должна быть обязательной, но создание такой установки — это технический и инженерный вызов, так как масса и потребляемая мощность сильно ограниченны конструкционными особенностями наноспутника.
Самым популярным наноспутником является Кубсат. Он состоит из «юнитов» кубов со стороной 10 см массой около 1,3 кг [3]. Таких юнитов может использоваться от 1 до 20 штук. Довольно распространенным является кубсат из 3х юнитов. Для двигательной установки остается порядка 3 Вт электрической мощности и свободное пространство порядка пол юнита (5 x 10 x 10). Вес двигателя не должен превышать 400 г. С такими ограниченными параметрами, наиболее подходящими для использования, являются электрические двигатели. По сравнению с традиционными, у них более высокий коэффициент использование топлива, следовательно, в условиях открытого космоса подобные двигатели позволяют развить большую скорость ускоряемого объекта. Однако тяга электрических двигателей заметно меньше, кроме того, им постоянно требуется электроэнергия.
Было принято решение в качестве прототипа разработать и собрать микроимпульсный плазменный двигатель. В нем запасенная электрическая энергия преобразуется в кинетическую энергию топлива. Это происходит во время поверхностного пробоя по поверхности диэлектрика. Образовавшаяся плазма имеет достаточно высокие скорости. По сравнению с другими аналогичными двигателями, в нашей конструкции было принято решение использовать максимально короткий высоковольтный импульс для более эффективного преобразования топлива в плазму [4]. Для этих целей разработан генератор высоковольтных импульсов. Он состоит из двух ступеней: DC–DC преобразователя, который повышает напряжения питания с 5 до 60 вольт и генератора коротких импульсов, подаваемых на трансформатор. Для увеличения напряжения на выходе трансформатора можно установить умножитель напряжения из нескольких высоковольтный конденсаторов и диодов. Масса получившегося генератора из двух ступеней составляет порядка 50 г. Для испытания использовался коаксиальный разрядный промежуток с расстоянием анод катод ~0,4 мм. В качестве рабочего тела использовался полиэтилен. Тяга измерена при помощи крутильного маятника, путем измерения амплитуды колебаний маятника после серии импульсов. Скорость, получившаяся в результате поверхностного разряда ионов, была измерена с помощью двух детекторов плазмы, расположенных на разных расстояниях от двигателя.
