Россия создала первый плазменный двигатель на криптоне для малых спутников

Как отметили в пресс-службе МАИ, агрегат предназначен для высокоточного управления спутниками на низких околоземных орбитах: поддержания высоты, уклонения от космического мусора и контролируемого сведения аппарата с орбиты по окончании срока службы.

В основе установки — двигатель на эффекте Холла: электрическое поле превращает газ в плазму и разгоняет ионы, создавая реактивную тягу. Такие системы позволяют получать высокие скорости при крайне малом расходе рабочего вещества, что делает их оптимальным выбором для длительных миссий.

Главная особенность новой российской разработки — отказ от традиционного для подобных двигателей топлива. Обычно двигатели Холла используют ксенон: этот газ легко ионизируется и обеспечивает высокую эффективность, однако его мировое производство составляет лишь несколько десятков тонн в год, а стоимость остаётся крайне высокой.

Криптон, выбранный российскими учёными, — доступная альтернатива. Его получают в больших объёмах, и он дешевле ксенона в 5–10 раз. Как отметил руководитель проекта, заместитель директора по развитию НИИ прикладной механики и электродинамики МАИ Александр Богатый: «Ранее работы по созданию двигателей с низким энергопотреблением на криптоне в нашей стране не вели из-за доступности более дорогого, но и более эффективного ксенона. Однако потребность в создании дешёвых многоспутниковых группировок заставила разработчиков искать новые решения».

Заявленный ресурс нового двигателя впечатляет:

• Срок службы в космосе — до 7 лет.
• Ресурс работы в режиме тяги — не менее 7 500 часов с многократными включениями и выключениями.
• Конструкция сразу проектировалась под серийное производство, что должно обеспечить относительно невысокую стоимость готовых изделий.

Использование криптона в спутниковых двигателях — мировой тренд, инициированный компанией SpaceX. Именно в аппаратах Starlink впервые стали массово применять криптоновые двигатели Холла вместо ксеноновых, что стало инновацией.

Однако технологии не стоят на месте. Уже в 2023 году SpaceX начала развёртывание спутников Starlink V2 Mini, которые используют двигатели Холла на аргоне. По данным компании, новые аргоновые двигатели обеспечивают в 2,4 раза большую тягу и в 1,5 раза более высокий удельный импульс, чем криптоновые предшественники. При этом аргон дешевле криптона в сотни раз, что делает его ещё более доступным.

Тем не менее в российском научном сообществе подчёркивают: переход на криптон — уже серьёзный шаг вперёд. В МАИ накоплен большой объём исследований в этом направлении, что позволило перейти от теоретических работ к созданию реального образца. Для российского двигателя криптон стал первым шагом от дорогого и малодоступного ксенона к более экономичным решениям.

В настоящее время, по данным МАИ, идёт сборка прототипа установки и испытания отдельных узлов. Параллельно инженеры разрабатывают системы управления, электропитания, хранения и подачи криптона. Производственным партнёром проекта выступает компания «Орбитек», за системы управления и электропитания отвечает АО «АВЭКС».

Проект реализуется при поддержке Фонда НТИ в рамках Десятилетия науки и технологий, объявленного президентом России.

Эксперты отмечают, что разработка позволяет сделать двигательные установки для многоспутниковых группировок малых космических аппаратов доступными. Снижение стоимости двигателей напрямую влияет на себестоимость спутников, что особенно актуально для создания крупных орбитальных группировок, подобных российской программе «Сфера».