Исследователи из Европейского космического агентства тестируют то, что они называют самым маленьким, но наиболее точно управляемым двигателем, когда-либо созданным для космоса. Измеряя 10 сантиметров (4 дюйма) в поперечнике и создавая слабое синее свечение во время работы, двигатель с полевой эмиссией, или FEEP, производит среднюю тягу, эквивалентную силе одного падающего волоса. Но его диапазон тяги и управляемость намного превосходят более мощные двигатели и будут важны для будущей космической миссии, которая проверит общую теорию относительности Эйнштейна.
«Большинство силовых установок используются для доставки автомобиля от А до Б», - объяснил Давиде Николини из отдела научных проектов агентства, отвечающего за исследования двигателей. «Но с помощью FEEP цель состоит в том, чтобы удерживать космический корабль в фиксированном положении, компенсируя даже малейшие возмущающие его силы, с точностью, с которой не может сравниться ни одна другая конструкция двигателя».
Наблюдение за тем, как объекты ведут себя, будучи отделенным от всех внешних воздействий, является давней целью физиков, но это невозможно сделать в гравитационном поле Земли. Таким образом, миссия следующего десятилетия, называемая LISA Pathfinder (космическая антенна лазерного интерферометра), пролетит 1,5 миллиона километров (900 000 миль) до одной из лагранжевых точек, L-1. Там гравитация Солнца и Земли компенсирует друг друга, так что поведение пары свободно плавающих тестовых объектов можно точно контролировать.
Но чтобы полностью отделить эксперимент от остальной части Вселенной, еще предстоит преодолеть некоторые возмущения, особенно слабое, но постоянное давление самого солнечного света. Вот где приходит FEEP. Он работает по тому же базовому принципу, что и другие ионные двигатели, выполняемые на борту миссии ESA SMART-1 Moon и других космических аппаратов: применение электрического поля служит для ускорения электрически заряженных атомов (известных как ионы), создавая тягу ,
Но в то время как тяга других ионных двигателей измеряется в миллиньютонах, производительность FEEP оценивается в микроньютонах - единица в тысячу раз меньше. Двигатель имеет диапазон тяги от 0,1 до 150 микроньютонов с разрешающей способностью лучше 0,1 микроньютона при времени отклика в одну пятую секунды (190 миллисекунд) или выше.
Двигатель использует жидкий металлический цезий в качестве топлива. Благодаря капиллярному действию - явлению, связанному с поверхностным натяжением - цезий течет между парой металлических поверхностей, которые заканчиваются острой как бритва щелью. Цезий остается в устье щели, пока не будет создано электрическое поле. Это приводит к образованию крошечных конусов в жидком металле, в которых заряженные атомы вылетают из своих кончиков, создавая тягу.
Двенадцать двигателей будут использоваться для LISA Pathfinder. Работая вместе с другой двигательной системой, разработанной НАСА, двигатели должны обеспечивать контроль направления, как минимум, в 100 раз более точный, чем у любого космического корабля ранее; до миллионной доли миллиметра.
LISA включает три спутника на расстоянии до пяти миллионов километров (три миллиона миль) друг от друга, связанных лазерами, вращающимися вокруг Солнца. Цель состоит в том, чтобы обнаружить пульсации в пространстве и времени, известные как гравитационные волны, предсказанные теорией общей теории относительности Эйнштейна, но до сих пор не обнаруженные. Волны могут привести к незначительным изменениям расстояния между спутниками.
Двигатель был протестирован в прошлом месяце, и после того, как тесты проанализированы и концепция доказана, технология FEEP была предназначена для широкого круга других задач, включая высокоточное формирование пласта для астрономии, наблюдение Земли и спутники без перетаскивания для составления карт вариаций в гравитации Земли.
Источник: ЕКА
