МИФИ и Спутникс: Плазменные двигательные установки VERA (Volume-Effective Rocket-propulsion Assembly)

2024: Серийное производство плазменных космических двигателей

В августе 2024 года стало известно о том, что в России началось серийное производство плазменных космических двигателей для малых спутников. Этот важный шаг был реализован Национальным исследовательским ядерным университетом «МИФИ» через созданное при университете малое инновационное предприятие «СТАР» (Спутниковые технологии и астроразработки). Основной задачей предприятия является производство двигательных установок для нано- и микроспутников, а в будущем — для аппаратов большей массы и размеров.

Как сообщает ТАСС, плазменная двигательная установка VERA (Volume-Effective Rocket-propulsion Assembly) является главным продуктом компании «СТАР». Этот двигатель, разработанный в Лаборатории плазменных ракетных двигателей НИЯУ МИФИ, уже признан лучшим в России по своим характеристикам, таким как габариты, масса, энергоэффективность и безопасность эксплуатации. Двигатели VERA предназначены для работы на околоземной орбите, где они выполняют несколько ключевых функций: корректировка орбиты спутника для продления его срока службы, распределение спутников в многоспутниковых группировках и утилизация спутников с истекшим сроком эксплуатации.

Спрос на подобные двигательные установки в России достаточно высок — объем рынка оценивается примерно в 70 установок в год. Среди потенциальных покупателей числятся такие компании, как «Спутникс» и «Геоскан». По словам генерального директора компании «СТАР» и доцента МИФИ Евгения Степина, именно благодаря реальному запросу от этих компаний было принято решение о запуске серийного производства. Первые продажи двигателей VERA ожидаются до конца 2024 года.

Плазменные двигатели такого типа играют роль в обеспечении надежной работы космических аппаратов. Как объяснил главный инженер компании «СТАР» и старший преподаватель МИФИ Игорь Егоров, двигатели позволяют не только поддерживать работу спутников на орбите, но и выполнять их безопасное выведение из эксплуатации, что существенно уменьшает количество космического мусора. В частности, уже три спутника, включая спутник НИЯУ МИФИ «Святобор-1», оснащены двигателями VERA. «Святобор-1» используется для дистанционного зондирования Земли и контроля за лесными пожарами.^[1]

2022: Начало сборки наноспутников CubeSat 3U с плазменным двигателем VERA

21 января 2022 года компания «Ситроникс» сообщила, что сотрудники лаборатории плазменных двигателей Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ и компании «Спутникс», входящей в Sitronics Group, начали сборку наноспутника формата CubeSat 3U с импульсной плазменной двигательной установкой VERA (Volume-Effective Rocket-propulsion Assembly). Подробнее здесь.

2021: Старт испытаний плазменной двигательной установки для малых космических аппаратов

Сотрудники лаборатории плазменных двигателей Института «ЛаПлаз» НИЯУ МИФИ совместно с представителями компании «Спутникс» (входит в Sitronics Group) начали испытания первой в России плазменной двигательной установки, пригодной для размещения на малых космических аппаратах. Оснащённые плазменными двигателями наноспутники могут самостоятельно удерживать свое положение на орбите и в конце своей жизни снизить высоту орбиты, сократив в 2-3 раза время до сгорания в верхних слоях атмосферы. Об этом 9 декабря 2021 года объявили в Sitronics.

Как отмечается в сообщении компании, плазменная двигательная установка, получившая название VERA (Volume-Effective Rocket-propulsion Assembly), станет первой в стране и одной из первых в мире, пригодных для установки на космические аппараты массой не более 4 кг формата CubeSat 3U. Малые размеры и масса разработанных двигателей позволят создавать и поддерживать на орбите группировки из десятков наноспутников.

Испытания проходит полноценная двигательная установка, включающая в себя, помимо самого двигателя, компактные высоковольтные преобразователи, обеспечивающие питание двигателя от низковольтной бортовой сети спутника, а также электронную плату управления, принимающую цифровые команды и на их основе контролирующую все процессы внутри установки.

«Разработчики наноспутниковых группировок сталкиваются с проблемой отсутствия достаточно компактных двигательных установок, которые позволили бы спутникам занять и затем эффективно длительное время поддерживать необходимые позиции в орбитальной плоскости. С двигателем VERA эта проблема будет решена, что даст мощный толчок для развития недорогих спутниковых систем нового поколения», – рассказал руководитель лаборатории плазменных и реактивных двигателей института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ Игорь Егоров.

Для отправки на околоземную орбиту компанией «Спутникс» готовятся два наноспутника формата CubeSat 3U, использующих двигательные установки данного типа. Спутники создаются и будут отправлены в космос в рамках программы «Space PI», поддерживаемой Фондом содействия инновациям. Вывод спутников в космос предполагается в 2022 году, где и пройдут основные лётные испытания двигателя.

{{цитата|«Несмотря на малый размер, наноспутники могут решать множество задач, которые ранее решались только с помощью куда более крупных и дорогих аппаратов. Наноспутники могут заниматься дистанционным зондированием Земли (ДЗЗ), в том числе оперативным выявлением стихийных бедствий, собирать данные о перемещении морских и воздушных судов (AIS, ADS-B), поддерживать так называемый "интернет вещей" (IoT), обеспечивая связь с удалёнными автономными метеорологическими и океанографическими станциями по Северному морскому пути», – отметил президент Sitronics Group Николай Пожидаев.

Ещё одна важная проблема, которую поможет решить плазменный двигатель – проблема космического мусора. Обычно наноспутники могут оставаться на орбите более десяти лет после завершения своей эксплуатации, прежде чем торможение о верхние слои атмосферы очистит от них околоземное пространство. Всё это время сохраняется угроза, что уже отработавший свой ресурс наноспутник столкнется с каким-нибудь действующим, возможно, пилотируемым, аппаратом. Но оснащённые двигателями наноспутники могут в конце своей жизни самостоятельно снизить высоту орбиты, тем самым в 2-3 раза сократив время до сгорания в верхних слоях атмосферы.

«Основные задачи космического эксперимента с двигателями – продемонстрировать высокий технологический уровень и надежность устройства, отработать маневрирование аппаратов на орбите, послужить важным элементом для будущих серий современных отечественных наноспутников и спутниковых группировок различного назначения, способных конкурировать на международном рынке», – рассказал генеральный директор компании «Спутникс» Владислав Иваненко.

Космос и спутниковые системы

Примечания