Европа разработва революционен спътник с „безкрайно“ гориво – двигателите му ще черпят работен газ от земната атмосфера

Традиционните спътници в ниски околоземни орбити се сблъскват с един проблем: остатъците от атмосферата създават съпротивление и постепенно понижават височината на апаратите, а за да се компенсира това, е необходимо да се изразходва гориво от запасите на борда или работно тяло под формата на ксенон или криптон. Изчерпването на запасите от гориво слага край на мисията на спътниците и те изгарят в атмосферата.

Експлоатацията им обаче може да бъде удължена чрез събиране на атмосферни газове и такъв проект вече е в ход в Европа.

Пълно или частично решение на този проблем обещава новата система на въздушно „дишащ“ електрически двигател (Air-Breathing Electric Propulsion, ABEP). Системата събира разредени частици от земната атмосфера директно по време на полет и ги използва като работно тяло за създаване на тяга. Благодарение на това спътниците могат да работят практически без собствено гориво на борда, което отваря възможности за продължителни мисии на свръхниски орбити VLEO (180–250 километра).

Принципът на работа на системата ABEP се основава на три основни етапа. Специален въздухозаборник улавя остатъчните молекули азот и кислород, които присъстват в изключително разредената атмосфера на височината на орбитата. След това газовете се йонизират, превръщайки се в плазма, а след това се ускоряват от електрически и магнитни полета в двигателя, създавайки реактивна тяга, която компенсира атмосферното съпротивление. Енергията за целия процес идва от слънчевите батерии на спътника, а работното тяло се набавя директно от околния въздух.

Сред основните и очевидни предимства на новата технология е практически неограниченият срок на експлоатация на спътника (докато е наличен достъп до атмосферата и до слънчева енергия).

По този начин отпада необходимостта от запаси от гориво на борда на апаратите, което намалява излетната маса, цената на мисията и позволява създаването на по-гъсти и устойчиви спътникови съзвездия (например, аналози на Starlink на по-ниски орбити). Допълнителните предимства (благодарение на по-ниската орбита) включват подобрена разделителна способност за наблюдение на Земята, по-малко закъснение на връзката и бързо и естествено излизане от орбита при отказ, което намалява обема на космическите отпадъци.

Проектът се реализира от европейската компания IQM с подкрепата на Европейската космическа агенция (ESA) и участието на TransMIT GmbH. Наскоро системата успешно премина етапа на критичен преглед на проекта, потвърждавайки техническата си осъществимост. В момента се извършва сглобяването на прототипа, който скоро ще бъде тестван във вакуумни камери, имитиращи условията на свръхниска орбита. Ако технологията потвърди своята работоспособност, тя ще отвори нова ера на спътници, способни да „дишат“ чрез атмосферата на Земята и да я използват като безкраен източник на тяга, променяйки радикално подхода към орбиталните операции и устойчивото усвояване на космоса.

Ключовият пробив в разработването на новата система ABEP е конструкцията на двигателя без катод, която премахва проблемите с работата на елементите му в агресивна кислородна среда и значително повишава надеждността на системата. Разработчиците си поставят за цел да постигнат електрическа ефективност на системата не по-малко от 50% и специфичен импулс от поне 4200 секунди.