Европейские разработчики из TransMIT GmbH и IQM сделали важный шаг в создании спутниковых двигателей нового типа — air-breathing electric propulsion (ABEP), то есть электрореактивных систем, использующих остатки атмосферы в качестве рабочего тела. Такая технология может позволить спутникам дольше работать на очень низких околоземных орбитах без запаса традиционного топлива на борту.

Обычные спутники вынуждены иметь на борту топливо для коррекции орбиты и манёвров. Это увеличивает массу аппарата, ограничивает срок службы и повышает стоимость миссий. На малых высотах проблема особенно заметна: из-за сопротивления разреженной атмосферы аппарат постепенно теряет высоту и должен постоянно компенсировать торможение.

Концепция ABEP предлагает другой подход. На высотах примерно 180–250 км в атмосфере Земли ещё сохраняются следы газов. Двигатель такого типа захватывает эти частицы, ионизирует их и ускоряет, создавая тягу. В теории это позволяет отказаться от традиционного запаса рабочего тела и практически не ограничивать ресурс тяги, пока спутник остаётся в зоне, где есть достаточное количество атмосферных частиц.

Разрабатываемая система недавно прошла ключевой этап проверки, в ходе которой была подтверждена техническая реализуемость концепции. Проект под названием Cathodeless Electric Propulsion Thruster for Air-Breathing Electric Propulsion Systems реализуется компанией TransMIT GmbH, а разработку безкатодного электрореактивного двигателя под финансированием ESA ведёт IQM.

Цель проекта — создать, изготовить и испытать прототип двигателя, способного стабильно работать на смесях атмосферных газов Земли, прежде всего азота и кислорода, при электрическом КПД не менее 50% и удельном импульсе от 4200 секунд.

Как отмечают разработчики, новая система основана на традиционной схеме высокочастотного ионного двигателя, но с важным отличием: она обходится без катода. Именно катод считается одним из самых сложных элементов для внедрения в ABEP-системы, особенно в реактивной среде с высоким содержанием кислорода.

Сейчас прототип уже находится в стадии сборки, а его испытания планируется провести в вакуумных установках. В случае успеха технология может стать основой для нового класса спутников, которые будут работать значительно ближе к Земле, чем нынешние аппараты, и при этом дольше сохранять орбиту без расхода традиционного топлива.

Разработчики считают, что внедрение «воздушно-реактивной тяги» может серьёзно изменить спутниковую отрасль: увеличить срок службы аппаратов, снизить массу и стоимость запусков, а также сделать более устойчивой эксплуатацию спутниковых группировок на экстремально низких орбитах.