В США впервые полностью напечатали ионный двигатель для спутников
Двигатель, который выстреливает поток ионов для создания тяги, может стать недорогим и крайне эффективным для миниатюрных спутников. Инженеры MIT первыми изготовили ионный двигатель исключительно с помощью 3D-принтера.
Ионный двигатель, созданный в лаборатории MIT, размером с мелкую монету. Он создает маленькую тягу в несколько десятков микроньютонов, выбрасывая струю ускоренных заряженных частиц, источником которых является ионная жидкость. В безвоздушной среде спутник CubeSat или аналогичный по размеру может с его помощью совершать маневры на орбите.
Как работает новый двигатель
В напечатанном корпусе есть резервуар с жидкой солью, а также множество эмиттеров (излучателей электронов) конической формы, покрытых выращенными на поверхности конусов волокнами оксида цинка, которые имеют наноразмеры. Эти нанокристаллы впитывают жидкость из резервуара и доставляют ее к кончику эмиттера. Под действием электрического напряжения заряженные частицы выстреливают из излучателя.
Изучив с помощью масс-спектрометрии состав частиц струи, ученые обнаружили, что в ней нет нейтральных молекул, только чистые ионы. Обычно это не так. Причина такого явления исследователям не ясна, хотя они предполагают, что дело именно в нанонитях из оксида цинка.
Мы считаем, что это как-то связано с тем, как впрыскивается заряд и как жидкость взаимодействует с материалом нити, перенося жидкость к месту эмиссии, - пояснил руководитель лаборатории Луис Фернандо Веласкес-Гарсия.
Чистая ионная струя означает, что двигатель более эффективно расходует топливо, что крайне важно для срока службы спутников на орбите, которые обычно не предусматривают дозаправку.
Ионный двигатель для миниатюрных спутников - хороший пример применения технологий 3D-печати для создания модифицированных, комплексных структур из нескольких материалов. Вместо того, чтобы использовать в промышленном производстве дорогие лазеры или другие труднодоступные технологии, инженерам MIT удалось создать двигатель на коммерческих принтерах, применяя общедоступные и недорогие методы.
