От чипа к звездам: двигатель, работающий на самом доступном ресурсе – воде

Имперский колледж разрабатывает ракетный двигатель под названием "Iridium Catalysed Electrolysis CubeSat Thruster" (ICE-Cube Thruster), который настолько мал, что для его изготовления используются техники, первоначально предназначенные для создания кремниевых микросхем.

На сегодняшний день около 90% запусков спутников весом менее 10 кг, причем некоторые из них не намного больше смартфона. Создание компонентов для таких маленьких спутников является значительным инженерным вызовом. Основная проблема заключается в разработке ракетных двигателей, соответствующих ограничениям CubeSats.

ICE-Cube Thruster, финансируемый Европейским космическим агентством (ESA), безусловно, соответствует критериям миниатюрности. Весь двигатель имеет размеры примерно в длину ногтя, при этом камера сгорания и сопло имеют длину всего 1 мм. Для работы ему требуется всего 20 ватт электрического тока. В ходе испытаний двигатель показал тягу в 1,25 миллиньютон при удельном импульсе 185 секунд.

Однако главная особенность ICE-Cube Thruster заключается в использовании обычной воды в качестве рабочего тела. Ток на борту разлагает воду на водород и кислород, которые подаются в камеру сгорания, где идет их сгорание, создавая тягу для маневрирования CubeSat.

Использование воды уменьшает массу груза, поскольку не требует её под давлением, делая системы хранения и обработки более легкими и простыми. Тем не менее, для изготовления камеры сгорания и сопла двигателя, практически в двух измерениях, потребовалось применить технику Micro-Electrical Mechanical Systems (MEMS), обычно используемую для обработки кремниевых пластин с толщиной до субмикрометра.

Этот неортодоксальный подход не только решает поставленную задачу, но и позволяет массово производить эти миниатюрные двигатели.