Skip to main content

Innovative Liquid Micro Pulsed Plasma Thruster system for nanosatellites

Article Category

Article available in the folowing languages:

Mały silnik dla uwalniania małych satelitów

Naukowcy na całym świecie zaczynają stosować satelity wielkości pudełka na buty dla taniej eksploracji przestrzeni kosmicznej. Ostatnio zespół finansowany przez UE zaprezentował nowy typ silnika, który może zrewolucjonizować sposób wykorzystania tych małych satelitów.

Gospodarka cyfrowa

Naukowcy pracujący nad projektem L-μPPT (Innovative liquid micro pulsed plasma thruster system for nanosatellites) opracowali prototyp miniaturowego silnika dla zwiększenia możliwości nowego rodzaju małych satelitów - CubeSat. Nowy system napędowy pozwoli tym nanosatelitom na branie udziału w misjach o większej różnorodności. Satelity CubeSat mają wymiary kostki o objętości 10 cm3, przez co stawiają największe wymagania, jeśli chodzi o masę. Wyposażenie nanosatelitów w system napędowy jest zadaniem bardzo ambitnym. Jednakże korzyści z takiego systemu napędowego, w postaci możliwości zmiany orbity, a nawet lotu do odległych celów obecnie wymagających większych jednostek, zdecydowanie rekompensują wzrost złożoności i kosztów systemu. Za najodpowiedniejszą opcję dla nanosatelitów uznano pulsacyjny silnik plazmowy (PPT) ze względu na jego niezawodność i niską masę. PPT działa na zasadzie szeregu impulsów. Każdy impuls to wyrzucona plazma, która powstaje w poprzek paliwa, zazwyczaj Teflonu. Iskra powoduje oderwanie metalu od elektrod, a pola elektromagnetyczne przyspieszają oderwaną masę i wyrzucają z dysz, generując odrzut. Zespół projektu L-μPPT zastąpił bloki z Teflonu nietoksycznym paliwem ciekłym, co pozwala na dokładne kontrolowanie ilości wprowadzanego paliwa. Przeanalizowano mechanizmy fizyczne zachodzące w PPT, aby określić sprawność konwersji energii przechowywanej w kondensatorze na energię przyspieszonej plazmy. Zrozumienie tego aspektu miało kluczowe znaczenie dla konstrukcji sprawnego prototypu o masie 0,33 kg i wysokości 33 mm. Pierwszy prototyp zbudowano przy pomocy sprawdzonych i niedrogich technologii zaadaptowanych z układów scalonych. Uczestnicy projektu L-μPPT przeprowadzili liczne próby w komorze próżniowej, aby sprawdzić docelowy impuls o sile 100 N na sekundę oraz kontrolowanie wysokości na 3 osiach. System L-μPPT jest jednym z pierwszych układów napędowych umożliwiających pełną kontrolę osiową w nanosatelitach. Otworzy on też nowe możliwości w zakresie misji satelitów CubeSat, w tym obejmujących spotkanie i dokowanie na orbicie. Doświadczenia zgromadzone podczas prac nad nowym ciekłym μ-PPT w satelitach CubeSat mogą zostać przeskalowane do większych misji i stanowić będą tanie i lekkie rozwiązanie dla przyszłych przedsięwzięć.

Słowa kluczowe

Pulsacyjny silnik plazmowy, nanosatelity, Cubesat, system napędowy, Teflon

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania