Исследователи разработали первый в мире электрораспылительный двигатель, полностью напечатанный на 3D-принтере. Технология позволит производить недорогие двигатели для малых спутников прямо на орбите.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) представили технологию производства электрораспылительных двигателей с помощью 3D-печати. Предложенный метод значительно снизит стоимость и время производства двигателей для малых спутников, а также даст возможность изготавливать их непосредственно в космосе.
Прототип электрораспылительного двигателя. Изображение: Courtesy of the researchers, MIT
Прототип двигателя, напечатанный инженерами, состоит из 32 электрораспылительных излучателей, которые работают синхронно для создания стабильного потока топлива. По данным проведенных тестов по эффективности двигатель не уступает, а в некоторых случаях превосходит существующие аналоги. При этом печать устройства значительно дешевле и проще традиционных методов, требующих сложного полупроводникового производства в чистых помещениях.
Мы стремимся демократизировать космическое оборудование. Наша разработка позволит создавать высокопроизводительные устройства с использованием доступных производственных технологий.
Луис Фернандо Веласкес-Гарсия, главный научный сотрудник Лабораторий микросистемных технологий MIT, руководитель исследования
Для создания двигателя инженеры использовали модульный подход, объединив два метода 3D-печати: двухфотонную печать для создания миниатюрных компонентов и технологию цифровой обработки света для более крупных элементов. Это обеспечило высокую точность при изготовлении критически важных деталей, таких как наконечники излучателей и микроканалы для подачи топлива.
Для работы устройства требуется сложная гидравлическая система для хранения и регулирования потока жидкости, эффективно перемещающая пропеллент через микрофлюидные каналы к ряду излучателей. Изображение: Courtesy of the researchers, MIT
Особенность технологии заключается в том, что регулировка тяги двигателя осуществляется путем изменения напряжения, что упрощает конструкцию и делает устройство более легким и эффективным. В дальнейшем исследователи планируют увеличить плотность размещения излучателей и провести испытания двигателя на реальном малом спутнике формата CubeSat.
В электрораспылительном двигателе электрическое поле воздействует на жидкость, создавая высокоскоростную струю крошечных капель. Выброс потока заряженных частиц приводит в движение космический корабль. Эти миниатюрные двигатели идеально подходят для небольших спутников CubeSat, которые часто используются в исследованиях.
Электрораспылительные двигатели создают тягу, выбрасывая поток сильно заряженных капель. Исследователи использовали точный метод изготовления, который усиливает электрогидродинамическую реакцию, генерирующую эти капли. Изображение: Courtesy of the researchers, MIT
Поскольку электрораспылительные двигатели расходуют топливо эффективнее, чем мощные ракеты, они лучше подходят для точных маневров на орбите. Тяга, создаваемая таким одним излучателем, мала, поэтому электрораспылительные двигатели обычно используют массив устройств, которые работают параллельно.
