Криптон вместо ксенона: в России создали плазменный двигатель для спутников

Российские инженеры совершили прорыв в космическом двигателестроении. Специалисты Московского авиационного института и МФТИ создали первый в стране маломощный плазменный двигатель, работающий на криптоне. Новинка предназначена для малых спутников, которые будут летать в составе огромных орбитальных группировок — таких как будущая российская «Сфера» или зарубежные аналоги.

Раньше подобные двигатели в России делали только на ксеноне. Этот газ дорогой, но эффективный — его легко ионизировать, он даёт отличную тягу. Однако времена меняются. Спутников становится всё больше, и ксенон — при всём уважении — слишком дорог для массового производства. Криптон обходится в 5–10 раз дешевле, а добывают его в разы больше. По сути, это побочный продукт при разделении воздуха. Экономия очевидна.

Как приручить криптон

В основе разработки — плазменный двигатель на эффекте Холла. Не пугайтесь названия, принцип довольно элегантный: электрическое поле разгоняет ионы газа, создавая реактивную тягу. Расход рабочего тела при этом небольшой, а скорости — высокие.

Главная инженерная задача была в том, чтобы «подружить» конструкцию с криптоном. Ксенон — газ капризный, но покладистый: ионизируется легко. Криптон — характер потвёрже, для его превращения в плазму нужно приложить больше усилий. Тем не менее у российских разработчиков получилось.

Руководит проектом Александр Богатый — заместитель директора по развитию НИИ прикладной механики и электродинамики МАИ. По его словам, новый двигатель создавали с прицелом на серийное производство. Это не штучная лабораторная игрушка, а установка, которую можно штамповать десятками и сотнями.

Ресурс: семь лет и 7 500 часов

Двигатель рассчитан на долгую жизнь. В космосе он сможет отработать как минимум семь лет. Ресурс по тяге — не менее 7,5 тысяч часов. Это больше десяти месяцев непрерывной работы, хотя на практике двигатель будут включать и выключать по мере необходимости.

И здесь важный момент: установка допускает многократные циклы включения и выключения. Для малых спутников это критично — им нужно периодически корректировать орбиту, уворачиваться от космического мусора или готовиться к контролируемому сходу с орбиты в конце миссии.

Мощность двигателя не раскрывается, но по описанию — это именно маломощная установка для малых аппаратов, кубсатов и наноспутников. Не для тяжёлых ракет, а для точного орбитального маневрирования.

Почему дешевле — значит умнее

Космос стремительно коммерциализируется. На низких орбитах уже сейчас сотни спутников, а скоро их будут тысячи. SpaceX использует криптоновые двигатели в своих аппаратах Starlink — и теперь российские производители получают аналогичную возможность.

Экономия на топливе — это не просто приятный бонус. Когда ты запускаешь не один спутник, а целую группировку, стоимость рабочего тела превращается в серьёзную статью расходов. Криптон в 5–10 раз дешевле ксенона — и эта разница напрямую влияет на себестоимость всей системы.

Кроме того, мировой рынок ксенона ограничен — всего несколько десятков тонн в год. Криптона же существенно больше. Переход на более доступное «топливо» — это не только про экономию, но и про независимость от дефицитного сырья.

Когда прототип станет конвейером

Пока что это — прототип. Но разработчики уже заявляют, что конструкция готова к серийному выпуску. Если всё пойдёт по плану, в ближайшие годы российские малые спутники начнут оснащать новыми двигателями.

Конечно, криптон уступает ксенону по эффективности. Но для многих задач — особенно для поддержания орбиты и точного позиционирования — этой эффективности вполне достаточно. Тем более что цена вопроса — ключевой аргумент в эпоху массового спутникостроения.

Россия сделала важный шаг в сторону доступного космоса. И сделала его в тот момент, когда мировая космическая гонка выходит на новый виток — виток доступности и массовости.