Спутники на воде и пихтовом масле: Россия осваивает «нижний этаж» космоса
Пока бизнес спорит, кому достанется рынок ИИ на Земле, инженеры начинают осваивать пространство над ней. Нижние слои космоса могут стать новой площадкой для связи, производства и инфраструктуры — а значит, со временем превратиться в рынок, где появятся не только ракеты, но и вполне земные бизнес-модели. О промежуточных результатах конкурса «Сверхнизкие орбиты» «Инку» рассказали в Центре развития системы технологических конкурсов Фонда НТИ.
Спутники обычно стараются держаться выше, где разреженная атмосфера почти не мешает их движению. Но на высоте от 100 до 280 км она все еще достаточно плотная, чтобы постоянно тормозить космический аппарат.
Этот «нижний этаж» космоса и пытаются освоить участники технологического конкурса Up Great «Сверхнизкие орбиты». Перед командами поставлена задача создать малый спутник, который сможет стабильно работать на такой высоте не менее месяца и потенциально использоваться для дистанционного зондирования Земли, связи и навигации.
Пока инженеры находятся на этапе проектирования и испытаний двигателей. Из 25 заявившихся на конкурс команд квалификационный этап прошла 21, а до финального этапа допустили 16. Среди участников — частные компании, университеты и исследовательские центры.
Главная проблема — спутник постоянно тянет вниз
На обычной низкой околоземной орбите сопротивление атмосферы значительно меньше. На сверхнизких высотах аппарат постепенно теряет скорость и высоту, поэтому ему необходимо постоянно или периодически создавать дополнительную тягу. Фактически инженерам нужно решить противоречивую задачу: создать достаточно компактный и экономичный двигатель, который позволит спутнику компенсировать аэродинамическое торможение и при этом не займет слишком много места и топлива.
Для этого команды предлагают совершенно разные технические решения.
Вода — пар, пихтовое масло — топливо
Команда «НидлСат» разрабатывает спутник с радиотехническим комплексом для экспериментов со связью и мониторингом, включая технологии интернета вещей. Для аппарата предлагается использовать водный электротермический двигатель «ПАРом Моноблок».
В качестве рабочего тела в нем используется вода или водно-спиртовая смесь. Жидкость нагревается электричеством, превращается в пар и выбрасывается через сопло, создавая тягу. Во время квалификационного этапа двигатель уже испытывали в вакуумной камере.
Еще более необычный вариант предложила команда «ЭКИПО». Ее двигатель для работы на высоте около 220 км использует конденсированное пихтовое масло.
По расчетам инженеров, спутнику потребуется около полутора килограммов рабочего тела. При расходе примерно 33 граммов масла в месяц аппарат потенциально сможет работать на орбите более трех лет. Его предполагается использовать для сбора геофизических данных в Арктике и на трассах Северного морского пути.
Впрочем, вода может использоваться и иначе. Команда «СТЦ» планирует установить на аппарат двигатель «Горыныч», который разлагает воду на водород и кислород, а затем сжигает их. Такая установка должна создавать импульсы тяги, позволяющие спутнику менять орбиту и дольше оставаться на сверхнизких высотах.
Атмосфера как топливо
Одна из самых необычных идей связана непосредственно с главной проблемой сверхнизких орбит — атмосферой.
Команда «Небоход» разрабатывает аппарат для дистанционного зондирования Земли с гиперспектральной аппаратурой. Его ионный двигатель способен работать на разных веществах, включая ксенон, аргон и йод. Но разработчики также рассматривают возможность использовать газ из забортной атмосферы.
Таким образом, среда, которая тормозит спутник и сокращает срок его работы на орбите, потенциально может стать для него источником рабочего тела.
Другой подход предлагает команда «Сверх». Она разрабатывает аппарат с электродинамической тросовой двигательной установкой. Проводящий трос длиной в несколько сотен метров должен взаимодействовать с магнитным полем Земли и создавать тягу, компенсирующую аэродинамическое торможение.
Не бизнес, а инженерный эксперимент
Несмотря на потенциальное коммерческое применение, речь пока не идет о готовых спутниковых сервисах. В этом году участники конкурса должны провести испытания двигателей, смоделировать аэродинамику аппаратов и рассчитать возможное время их работы на орбите. В 2027 году планируется перейти к созданию аппаратов и наземным стендовым испытаниям.
Лучшие инженерные проекты предполагается вывести в космос в 2028 году. Только после летных испытаний станет понятно, какие решения действительно смогут работать в реальных условиях и насколько экономически оправдано создание группировок спутников на сверхнизких орбитах.
Что это значит для бизнеса
История сверхнизких орбит пока находится на стадии, где технология ищет работающую экономику. Потенциальные области применения уже понятны — связь, навигация, дистанционное зондирование Земли и мониторинг инфраструктуры. Но сами инженеры еще ищут ответ на более фундаментальный вопрос: можно ли сделать аппарат, который сможет долго работать на таких высотах.
Если это удастся, вокруг нового высотного диапазона может появиться отдельный рынок спутниковых сервисов и оборудования.
Подпишитесь на «Инк» в Telegram. Там мы пишем нескучным языком о самом важном для предпринимателей. Подписаться.
