Первый в мире электродвигатель с воздушным приводом

Пневматический двигатель с ионным питанием

Команда инженеров из ESA была первой в мире, которая создала и запустила электрический двигатель, снабженный молекулами разбавленного воздуха из верхних слоев атмосферы. Это открывает путь к созданию спутников, которые длятся годами на очень низких околоземных орбитах.

Миссия ЕКА GOCE гравитационное поле Земли летело на очень низкой орбите в 250 км в течение более пяти лет благодаря все еще работающему ионному двигателю, который компенсировал сопротивление воздуха. Однако длина работы спутника была ограничена 40 кг ксенона, который служил топливом. С его исчерпанием миссия также закончилась.

Замена топлива на борту спутника молекулами из атмосферы создаст новый класс спутников, способных работать на очень низких орбитах в течение длительного времени.

Комическая миссия с воздушным движением

Электродвигатели с пневматическим приводом могут также использоваться в верхних слоях атмосферы других планет, например, на Марсе топливом может быть углекислый газ.
«Мы начали работу над инновационным проектом, который позволяет отбирать частицы воздуха из верхних слоев атмосферы на высоте около 200 км со скоростью около 7,8 км / с», - объясняет Луи Уолпот из ESA.

Аппаратные тесты

Полный двигатель был построен для тестирования итальянским Sitael. Испытания проводились в вакуумной камере компании, имитируя обстановку на высоте 200 км.

Генератор потока частиц давал частицы, летящие с высокой скоростью, которые собирались инновационной системой для электродвигателя.

В нем нет клапанов или сложных элементов - все работает на простых, пассивных принципах. Требуется только питание для катушек и электродов, что создает чрезвычайно эффективную систему компенсации сопротивления воздуха.

Электрический двигатель для воздуха

Задача состояла в том, чтобы создать новый способ сбора, который бы накапливал и сжимал молекулы воздуха, а не отражал их.

Частицы, собранные системой, которая была разработана компанией QuinteScience из Польши, получают электрический заряд, который может ускоряться и выбрасываться из двигателя, создавая цепочку.

Двигатель внутри вакуумной камеры

Sitael разработал двухступенчатый двигатель, который обеспечивает лучшую зарядку и ускорение поступающего воздуха, чего труднее достичь, чем с традиционными электродвигателями.

«Команда провела компьютерное моделирование, моделируя поведение молекул во всех возможных вариантах впуска», - добавляет Уолпот. «На практике, однако, нужно было провести тест, чтобы подтвердить, будут ли комбинированные система впуска и двигателя работать вместе».

«Вместо того, чтобы измерять плотность, собираемую в коллекторе частиц для проверки конструкции впускной системы, мы решили подключить к ней электродвигатель. Таким образом, мы показали, что мы можем собирать и сжимать молекулы воздуха до уровня, на котором можно запустить двигатель, а также измерить правильную тягу ».

Мотор работает от ксенона

«В начале мы проверили, можно ли запускать наш двигатель, используя ксенон, собранный генератором потока частиц».

Затем ксенон был частично заменен кислородно-азотной смесью. «Когда ксеноновый синий цвет паров двигателя стал фиолетовым, мы знали, что добились успеха».

«В конечном счете, система неоднократно активировалась только с использованием атмосферного топлива, что подтверждает осуществимость проекта».

Двигатель воздушный

«Это означает, что электродвигатели с воздушным приводом уже не просто теория, а реальная рабочая концепция, которая может быть разработана за один день и станет основой нового класса миссий».

Проект был поддержан в рамках Программа технической поддержки ESA разработка новых идей для космического сектора при участии программы Наблюдение Земли ,

Похожие