Самый маленький ионный двигатель: корона из вольфрама и жидкий индий

Indium FEEP Multiemitter (IFM) Nano Thruster — это самый маленький высокоточный ракетный двигатель, созданный в Европе. Он отлично подходит для поддержания и корректировки положения в космосе малых спутников формата CubeSat, а также сведения их с орбиты. Двигательная установка летательного аппарата

✔ Технологии стоят у истоков любого изобретения. Благодаря им появляются новые устройства и материалы. В этом разделе вы найдете информацию о самых интересных технологиях современного хайтек мира.

Indium FEEP Multiemitter (IFM) Nano Thruster — это самый маленький высокоточный ракетный двигатель, созданный в Европе. Он отлично подходит для поддержания и корректировки положения в космосе малых спутников формата CubeSat, а также сведения их с орбиты. Двигательная установка летательного аппарата может состоять как из одного, так и из нескольких таких устройств.

IFM Nano Thruster представляет собой миниатюрный ионный двигатель. Тяга в нем создается потоком ионизированного газа, состоящего из заряженных электрическим полем атомов индия. Конструкция двигателя предусматривает использование этого металла в жидком состоянии. При комнатной температуре индий — твердое вещество, поэтому перед поступлением в двигатель он нагревается.

Центральная деталь Nano Thruster — зубчатая вольфрамовая корона диаметром всего 1 см. Все 28 зубцов короны — это отдельные полые иглы, по которым жидкий индий под влиянием капиллярного эффекта движется от основания к кончику.

В обычном состоянии за счет силы поверхностного натяжения жидкость не вытекает, а удерживается в микроскопических отверстиях на концах игл. Но когда на индий воздействует электрическое поле, на поверхности жидкости образуются мельчайшие конусы, из которых в сторону от основания короны выстреливают положительные ионы, создающие тягу.

Ее сила очень мала, что позволяет с высокой точностью корректировать положение спутника. У IFM Nano Thruster тяга составляет от 10 до 400 микроньютон, пиковое усилие может достигать 1000 микроньютон (1 миллиньютон). Для сравнения, типичный ионный двигатель развивает 20–250 миллиньютон.

Indium FEEP Multiemitter Nano Thruster — это результат 15-летней совместной работы Европейского космического агентства (ЕКА) и австрийской организации FOTEC. В основе устройства лежит изобретение главного технологического центра ЕКА — электростатический ракетный двигатель с термоэмиттером (FEEP). Надежность тонких игл короны подтверждена многими тысячами часов тестов, проведенных в рамках программы ЕКА Technology Development Element. Nano Thruster уже испытан в космосе и теперь продается фирмой ENPULSION — дочерней компанией FOTEC.

Изначально IFM Nano Thruster разрабатывался для проведения высокоточных гравитационных измерений в верхних слоях атмосферы, где приборам необходимо компенсировать небольшое аэродинамическое сопротивление. Сейчас Indium FEEP Multiemitter Nano Thruster используется польско-финским производителем спутников ICEYE. Также рассматривается возможность применения двигателя в будущих проектах ЕКА.