Наноспутники с двигателями от омских учёных запустят в космос с борта МКС

Омские учёные создали космические двигатели, работающие на спирту и воде

«Разработка корректирующих двигательных установок для формирования орбитальных группировок малых космических аппаратов» – именно так звучит название проекта ученых Омского политеха. Проще говоря, студенты и преподаватели создают двигатели для малых космических аппаратов, в том числе и наноспутников, которые работают на смеси воды и спирта. Подробности о проекте и о том, как он повлияет на космонавтику в целом, «Трамплин» узнал у одного из членов рабочей группы, старшего преподавателя кафедры «Авиа- и ракетостроения» ОмГТУ Антона Лукьянчика.

Научный коллектив под руководством Виктора Блинова, профессора и доктора технических наук, работает над созданием двигательных установок уже более 10 лет. Первые исследования и первые двигатели были созданы на ПО «Полет», совместно с ОмГТУ, – для малых космических аппаратов массой 100–150 кг. Сейчас команда трудится над созданием двигательных установок именно для наноспутников формата CubeSat 6U (не более 8 кг, размерами 100х200х300 мм). В постоянной команде учёных 7 человек, для работы привлекаются специалисты с других кафедр ОмГТУ и ПО «Полет» и студенты.

Для чего нужны импульсные двигатели

«Наноспутники – космические аппараты массой от 1 до 10 кг – сейчас активно производятся и отправляются на орбиту во всём мире. Это объясняется тем, что наноспутники простые, дешёвые в изготовлении, от разработки до изготовления проходит немного времени, а к созданию можно привлекать университеты и даже школы. Из-за малой массы при одном запуске ракеты космического назначения можно вывести на орбиту сразу несколько десятков таких наноспутников. При этом наноспутники позволяют решать различные научные и прикладные задачи, проводить научные эксперименты», – поясняет Антон Лукьянчик.

Более того, наноспутники можно объединять в маневрирующие орбитальные группировки из десятков космических аппаратов. Группировки можно постоянно пополнять и отправлять на решение широкого спектра научных и прикладных задач. Одна из главных служебных систем маневрирующего наноспутника – электротермическая импульсная двигательная установка (ДУ). ДУ позволяет осуществлять различные задачи орбитального маневрирования, например разведение наноспутников по орбите функционирования, построение орбитальной группировки, поддержание орбиты функционирования в течение всего срока существования, обеспечение маневрирования наноспутников в составе орбитальной группировки и др.

Маневрирующие наноспутники с ДУ могут использоваться для решения различных научных и прикладных задач, например для дистанционного зондирования Земли, космического мониторинга, исследования геофизических полей и др.

Не вечный, зато миниатюрный и эффективный

«Двигательные установки, над которыми мы работаем, должны обладать минимальной массой, иметь малое энергопотребление и при этом большой запас характеристической скорости. Создание именно малогабаритных двигательных установок (они должны быть не больше 100х100х100 мм) приводит к появлению различных технических проблем, которые и решаем научным коллективом. При проектировании применяем многоцелевой метод структурного проектирования, который позволяет создать наиболее эффективную ДУ под конкретный космический аппарат (наноспутник). Ещё одно достоинство ДУ – применение различных самовытесняемых компонентов в качестве топлива, например фреоны, изобутан, аммиак и др.

Если коротко, вот ключевые особенности наших двигателей: малые габариты, низкое энергопотребление, возможность изменять топливную систему под конкретные задачи космических аппаратов без изменения элементов автоматики, большие запасы характеристической скорости, возможность применять самовытесняющиеся компоненты топлива. Что особенно важно в эпоху импортозамещения – все комплектующие отечественные».

А когда в космос?

ОмГТУ проводит работы по созданию двигательных установок в рамках Целевой работы «Рой МКА», по техническому заданию ПАО «РКК “Энергия” им. С.П. Королёва». Планируется запуск 6 наноспутников, для которых три организации изготавливают двигательные установки: Московский авиационный институт, ОКБ «Факел» совместно с Балтийским государственным университетом им. И. Канта и Омский государственный технический университет.

«В рамках данной работы предполагается, что два наноспутника с нашими ДУ будут запускаться с борта Международной космической станции, то есть космонавты будут контактировать со спутниками, внутри которых установлены ДУ. Поэтому использование самонаддуваемых компонентов невозможно (для МКС очень высокие требования по предельно допустимой концентрации вредных веществ). Для решения этого вопроса разработали новую конструкцию ДУ с использованием дистиллированной воды в качестве топлива. Для исключения замерзания воды в ДУ в условиях космического пространства было принято решение добавлять в воду спирт (не более 20%)».

Аналогов нет

«Для наноспутников в России двигательных установок практически нет. В Самарском государственном университете им. С.П. Королёва создана опытная двигательная установка на воде (конструкция подачи воды принципиально отличается от нашей), также, насколько мы знаем, в ОКБ «Факел» создан газовый двигатель для наноспутников».

Что дальше?

«Омский государственный технический университет (ОмГТУ) разработает и поставит ДУ для двух наноспутников формата CubeSat 6U (наноспутник размерами 300х200х100 мм), которые войдут в состав отечественной орбитальной группировки наноспутников.

Результаты проекта станут научно-техническим заделом для выполнения целевой работы «Отработка технологии межспутниковых каналов связи и организации функционирования группы (роя) МКА», шифр «Рой МКА», выполняемой по техническому заданию, утвержденному ПАО «РКК “Энергия”».

Автор: Ирина Баландина

Фото предоставлены ОмГТУ.