Российские инженеры создали первый отечественный маломощный плазменный двигатель, работающий на криптоне. Новая установка предназначена для небольших спутников и позволит им дольше оставаться на заданной орбите, уклоняться от космического мусора и безопасно завершать свою миссию. Главным преимуществом разработки стало использование более доступного рабочего газа, который значительно дешевле традиционного ксенона.

Проект реализуют специалисты Московского авиационного института (МАИ) и Московского физико-технического института (МФТИ). Разработчики рассчитывают, что двигатель подойдёт как для государственных, так и для коммерческих спутниковых группировок, а в будущем сможет выпускаться серийно.

В основе разработки — двигатель Холла

Новая установка относится к классу плазменных двигателей Холла, которые уже давно применяются в космической отрасли.

Принцип их работы основан на ионизации рабочего газа электрическим полем. Образовавшиеся ионы разгоняются до высокой скорости и создают реактивную тягу.

Подобные двигатели не отличаются большой мощностью, однако обладают важным преимуществом — они способны очень долго работать при минимальном расходе топлива, постепенно изменяя орбиту спутника или поддерживая её на заданной высоте.

Для чего он нужен спутникам

Плазменный двигатель позволит малым космическим аппаратам выполнять сразу несколько важных задач:

• поддерживать рабочую орбиту;
• компенсировать естественное снижение высоты;
• выполнять манёвры уклонения от космического мусора;
• изменять параметры орбиты;
• безопасно сводить спутник с орбиты после окончания эксплуатации.

Такие возможности особенно востребованы для современных низкоорбитальных спутниковых группировок, число которых постоянно растёт.

Почему разработчики выбрали криптон

Традиционно двигатели Холла работают на ксеноне. Этот газ легко ионизируется и обеспечивает высокую эффективность двигателя, однако имеет серьёзный недостаток — высокую стоимость и ограниченную доступность.

Российские специалисты решили использовать криптон, который производится в значительно больших объёмах и обходится примерно в 5–10 раз дешевле.

Использование такого рабочего тела позволяет заметно снизить стоимость эксплуатации спутников, что особенно важно для крупных орбитальных группировок.

Криптон оказался сложнее в использовании

Несмотря на очевидную экономию, переход на криптон потребовал решения серьёзных инженерных задач.

Этот газ требует большей энергии для ионизации, поэтому разработчикам пришлось заново оптимизировать конструкцию двигателя, чтобы сохранить приемлемые показатели тяги, эффективности и энергопотребления при компактных размерах установки.

Ресурс рассчитан на годы работы

По данным разработчиков, новый двигатель способен непрерывно работать не менее 7500 часов.

При этом конструкция допускает многократные циклы включения и выключения без существенного снижения ресурса.

Ожидается, что в составе спутника установка сможет эффективно функционировать до семи лет, обеспечивая выполнение всей программы полёта.

Проект уже находится на стадии создания прототипа

Работы над двигателем стартовали в 2025 году.

В настоящее время специалисты собирают полноценный прототип, проводят испытания отдельных узлов и одновременно разрабатывают вспомогательные системы:

• электропитание;
• управление двигателем;
• хранение криптона;
• систему подачи рабочего газа.

Одновременно конструкцию адаптируют под серийное производство, чтобы в дальнейшем снизить стоимость выпуска.

Над проектом работают сразу несколько организаций

Помимо МАИ и МФТИ, в разработке участвуют и промышленные партнёры.

Компания «Орбитек» отвечает за производственную часть проекта, а разработкой системы управления и электропитания занимается АО «АВЭКС».

Подобные двигатели уже применяются в мире

Использование криптона в качестве рабочего тела нельзя назвать абсолютно новой идеей. Подобные двигатели уже применяются в мировой космической отрасли.

В частности, решения на криптоне выпускают компании Busek и Astra, а такие установки используются в системах управления движением спутников Starlink.

Появление отечественного аналога позволит России получить собственную технологию для современных спутниковых платформ, снизить зависимость от импортных решений и уменьшить стоимость эксплуатации будущих космических аппаратов.