俄罗斯造出超强推力卫星发动机可延长卫星寿命减少太空垃圾

　　据俄罗斯《消息报》网站10月9日报道，俄罗斯科学家研制了一款电动发动机，其推力远超国内外同类产品。该设备可用于安装在最小的卫星立方星（CubeSat）上。得益于它，这些卫星将能够在轨驻留更长时间并进行变轨。专家指出，这种动力装置的出现将会减少轨道上的太空垃圾数量服役期满的卫星可自主降低高度并在地球的稠密大气层中烧毁。科学家计划2023年测试该设备的第一个样品。
　　莫斯科航空学院的工程师为立方星等航天器开发了一种发动机。立方星是一种人造卫星，由一个或多个边长为10厘米的立方体组成，每个立方体的重量不超过1。33千克。
　　报道说，该发动机具有国内外同类产品无可比拟的性能。它的推力总冲量是该类型其他动力装置的几十倍。这一数值越大，发动机工作效率就越高。
　　现在使用的立方星上几乎都没有安装发动机，因为其尺寸太小，携带的能源只能产生很低功率。因此，它们在由运载工具送入轨道后往往是自由飘浮。而这款发动机的问世将显著扩大此类卫星的使用范围和它们的在轨时长。
　　莫斯科航空学院应用力学和电动力学研究所工程师斯维亚托斯拉夫戈尔杰耶夫说：由于低近地轨道上存在残余大气，航天器会逐渐失去高度。发动机可以弥补这一点。它将把小型卫星的有效寿命从几个月提升到几年。它还能小范围改变卫星轨道高度，并控制其在卫星群中的位置。
　　报道介绍，这款发动机是以烧蚀型脉冲等离子体推进器（APPT）为基础开发的。该推进器构造相对简单，适合用于小型卫星，但推力不足。莫斯科航空学院的工程师解决了这个问题。APPT通常由两个相互插入的小管组成，成为阴极和阳极，它们之间是一种被称为氟塑料的固体工作介质。当向器件施加电压时，阴阳两极间会发生火花放电，将固体工质表面的薄层变成等离子体，等离子体高速飞出发动机，形成推力。
　　问题在于，在这样的构造中，发动机推力总冲量所依赖的等离子体流出速度受到严重限制，固体工质的储备也是如此。莫斯科航空学院采用了另一种发动机构造，电极以板块的形式彼此相对，固体物质（氟塑料）从电极的侧面传送。这样的设计特点使得建立固体工质传送系统成为可能，从而能将推力总冲量提高数十倍。
　　戈尔杰耶夫说：我们发动机的推力总冲量是300牛秒，而国外一款著名同类发动机为3。4牛秒。我们的发动机略大一些，但功率也更高。即使换算成同样质量，我国发动机的总冲量依旧高得多。
　　俄罗斯航天系统公司高级研究工程师玛丽亚巴尔科娃说：在我看来，这款发动机的使用前景广阔，它将首先帮助延长立方星的服役期。这些卫星的主要缺点是燃料储备小，推力低。立方星有各类引擎，包括从离子到冷气体引擎。
　　巴尔科娃补充道，去年美国测试了推力为139牛秒的发动机，而莫斯科航空学院工程师推出的发动机动力是国外型号的两倍。
　　俄罗斯国家技术倡议（NTI）AeroNet工作小组专家弗拉季斯拉夫伊万年科指出，配备发动机的纳米卫星将能独立维持其在轨道上的位置，借助发动机，航天器可占据并长期有效保持必要位置。
　　他补充说：新的等离子体发动机有助解决的另一个重要问题是太空垃圾。纳米卫星在结束使用后一般还会在轨停留十多年，直到高层大气的减速摩擦将它们清除出近地空间。而配备发动机的纳米卫星则能够在结束服役时自降轨道高度，从而将在高层大气中烧毁前的时间缩短二分之一至三分之二。
　　报道说，专家们已制造并成功测试了发动机部件的实验室模型。现在，他们正结合尺寸限制打磨整个推进系统的结构。推进装置计划于2023年开始测试。