В Европе создают спутник с бесконечным топливом, черпающий газ из атмосферы Земли

Традиционные спутники, работающие на низких околоземных орбитах, сталкиваются с серьезным ограничением: даже на таких высотах разреженная атмосфера создает сопротивление. Оно постепенно снижает высоту аппаратов, и для компенсации этого эффекта спутникам приходится расходовать бортовой запас топлива или рабочее тело, такое как ксенон или криптон. Как только горючее заканчивается, миссия считается завершенной, а аппарат сходит с орбиты и сгорает в плотных слоях атмосферы. Европейские инженеры нашли способ радикально продлить жизнь таким спутникам, предложив систему, которая буквально «питается» воздухом.

Решить проблему ограниченного ресурса призвана технология воздушного «дышащего» электрического двигателя (Air-Breathing Electric Propulsion, ABEP). Эта система позволяет спутнику собирать молекулы атмосферных газов непосредственно во время полета и использовать их в качестве рабочего тела для создания тяги. Подобный подход открывает путь к длительным миссиям на сверхнизких орбитах (VLEO, от 180 до 250 км), которые раньше считались крайне сложными и экономически невыгодными для эксплуатации.

Как работает технология ABEP

Принцип функционирования двигателя ABEP можно разделить на три ключевых этапа:

• Захват: Специально разработанный воздухозаборник улавливает остаточные молекулы азота и кислорода из крайне разреженной атмосферы.
• Ионизация: Поступившие газы ионизируются, превращаясь в плазму.
• Ускорение: Плазма ускоряется с помощью электрических и магнитных полей, создавая реактивную тягу, которая компенсирует торможение спутника об атмосферу.

Энергия для поддержания этого процесса поступает от солнечных панелей аппарата, поэтому рабочее тело берется буквально из окружающего пространства.

Преимущества «дышащих» спутников

Главным достоинством такой системы становится практически неограниченный срок службы спутника — он будет работать до тех пор, пока вокруг есть атмосфера и доступ к солнечной энергии. Отсутствие необходимости возить с собой тяжелые запасы топлива дает ряд преимуществ:

• Снижение взлетной массы и стоимости вывода аппарата на орбиту.
• Возможность формирования более плотных и устойчивых спутниковых группировок.
• Улучшенное разрешение при наблюдении за поверхностью Земли за счет меньшей высоты.
• Минимизация задержек при передаче данных.
• Снижение угрозы космического мусора: при отказе системы спутник быстрее и естественным образом сходит с орбиты.

Текущее состояние проекта

Разработкой технологии занимается европейская компания IQM при поддержке Европейского космического агентства (ESA) и участии TransMIT GmbH. Проект уже преодолел этап критического обзора, подтвердившего его научную обоснованность. Сейчас идет процесс сборки полноценного прототипа, который в ближайшее время будет протестирован в вакуумных камерах, имитирующих условия сверхнизкой орбиты.

Технические достижения

Важнейшим достижением инженеров стала бескатодная конструкция двигателя. Это решение устраняет уязвимость компонентов к агрессивной кислородной среде и существенно повышает общую надежность аппарата. Разработчики нацелены на достижение электрической эффективности системы на уровне не менее 50% и удельного импульса в 4200 секунд.