Маленький, легкий, неприхотливый: ОКБ «Факел» о двигателе СПД-50 c большой историей
22 июля 2012 года на орбиту отправился малый космический аппарат «Канопус-В», предназначенный для дистанционного зондирования Земли. Этот аппарат стал первым российским спутником, оснащенным стационарным плазменным двигателем СПД-50 производства ОКБ «Факел». Калининградское предприятие вспоминает историю двигателя и его вклад в развитие отечественной космонавтики.
Стационарный плазменный двигатель (СПД) — это тип электрического ракетного двигателя на эффекте Холла. Тягу в нем создает поток ионов, разгоняемый электромагнитным полем в кольцевом канале из диэлектрической керамики. Особая конфигурация магнитного поля обеспечивает стабильное удержание плазменного разряда и предсказуемое поведение плазмы, защищая стенки канала от критической эрозии.
К моменту запуска «Канопуса-В» эта технология уже имела солидную историю. Первые СПД были созданы в ОКБ «Факел» еще в конце 1960-х. Уже в 1972-м свою эффективность в космосе доказала модель СПД-60: с ее помощью успешно скорректировали орбиту советского метеорологического спутника «Метеор».
Однако на малых космических аппаратах подобные технологии не применялись достаточно долгое время из-за высокого энергопотребления и большой массы самих электроракетных двигателей и сопутствующих систем. Двигательная установка на базе СПД-50 изначально проектировалась с учетом этих ограничений для работы на легких платформах.
СПД-50 — один из самых миниатюрных стационарных двигателей в линейке отечественных космических разработок. При мощности 230 ватт его масса составляет всего 1,23 кг.
Особенностью двигательной установки «Канопуса-В» стали ее малая масса (26 кг против 100 кг и более у аналогов) и небольшая тяга в 14 мН. Рабочим телом в двигательной установке выступает ксенон. Этот газ легко ионизируется, а большая масса его ионов обеспечивает высокий удельный импульс тяги. Это позволяет годами корректировать орбиту спутника при минимальном расходе запаса вещества. При этом радикальное снижение веса заправленной системы со 100 до 26 кг было достигнуто комплексно — за счет использования легких металлокомпозитных баков, микропроцессорной электроники и оптимизации запаса газа под задачи малого аппарата. В результате первый «Канопус-В» полностью перевыполнил заложенный ресурс и был выведен из состава группировки только 1 июля 2020 года.
Позднее в ОКБ «Факел» разработали модернизированную версию — СПД-50М. Потребляемая мощность возросла с 230 до 300 ватт, а удельный импульс тяги увеличился почти в 1,4 раза (до 1200 секунд). При этом масса самого двигателя осталась практически неизменной — 1,32 кг. СПД-50М способен выдержать более 11 000 включений, а его гарантированный ресурс составляет не менее 5000 часов.
«Эти двигатели как нельзя лучше подходят для малых космических аппаратов на низких и сверхнизких орбитах, — говорится в сообщении ОКБ «Факел». — В условиях, где каждый грамм на счету, а атмосферное торможение требует регулярной коррекции, легкий и экономичный плазменный двигатель становится оптимальным решением».
Сегодня двигатели СПД-50 и его модернизированная версия СПД-50М успешно применяются на сотнях космических аппаратах. Для группировок малых спутников дистанционного зондирования Земли они позволяют значительно увеличить не только срок активного существования, но и долю полезной нагрузки.
«Маленький, легкий, неприхотливый СПД-50 — настоящая "рабочая лошадка" современной космонавтики», — подытожили в ОКБ «Факел».
Подробнее о том, что такое стационарный плазменный двигатель, как он применяется и чем отличается от двигателя с анодным слоем, объяснили в нашем разборе.
На обложке скриншот из видео ОКБ «Факел»
Самое популярное
