Обзор разработок ЭРД для малых космических аппаратов презентация

Классификация малых космических аппаратов по массе
По данным [1], малые космические аппараты (МКА) классифицируют следующим образом:
Малые космические аппараты типа CubeSAT принадлежат к категории пико-КА, однако их максимальная масса может достигать массы нано-КА.
Программа по разработке МКА типа CubeSAT впервые была предложена инженерами Калифорнийского государственного политехнического университета и Стэнфордского университета в 1999 год.
m МКА типа CubeSAT 0,1-8 кг

МКА типа CubeSAT
Размер одной единицы МКА типа CubeSAT 10*10*10 см3. Такой размер обозначают 1U. Существуют четыре стандартных размера: 0,5U; 1U; 2U; 3U. На данный момент существуют разработки CubeSAT размером 6U [3].
CubeSAT собирается как конструктор из стандартного кубика 1U.

Запуск аппаратов CubeSAT
[4]
Стоимость разработки и запуска CubeSAT: $65000-80000

Запуск аппаратов CubeSAT
[5]
CubeSAT запускаются попутно с основной полезной нагрузкой

Двигатели малых космических аппаратов
Химические двигатели
Электрические двигатели
Resistojet
IT
PPT
Electrospray
Helicon Thruster
Продвинутые технологии
Mono-Propellant;
MEMS Solid Rocket Motor
Cold Gas Thrusters
Требование CDS к ДУ: давление в баке с рабочим телом <1,2 атм
Бак с рабочим телом; клапан; сопло. Максимальный удельный импульс равен 76 c.
ALP;
Electric solar-wind sail;
Electrodynamic tether

Ограничения на ДУ малых КА
По данным [2], предъявляются следующие ограничения к двигателям малых космических аппаратов.
Ограничения накладываются вследствие того, что с уменьшением размера космического аппарата, уменьшаются:
Объемы спутника, отсюда следует снижать объем ДУ, чтобы было достаточно места на полезную нагрузку;
Мощность, вырабатываемая энергоустановками космического аппарата, отсюда следует снижать мощность, потребляемую ДУ.
m и V ДУ достигают 80 % от m и V МКА

Busek Ion Thruster BIT-3
Ресурс: 20000 ч. Запуск состоится в 2019 году. КК – BRFC-1.

Busek’s Ion Thrusters BIT
BIT-1 - инженерная модель.
[7]

Busek Micro Resistojet
Инженерная модель

Micro PPT BmP-200
Предшествующая модель работала 7 лет на борту FalconSAT-3

Busek Electrospray Thruster BET-1mN
КПД Busek-1mN выше 80%
[11]
[10]
[12]

Busek Electrospray Thruster BET-100
КПД Busek-100 выше 80%

Mars Space Ltd PPTCUP
КПД Busek-100 выше 80%
[15]
[16]

CubeSAT Ambipolar Thruster
Разработан в Мичиганском университете
[19]

Ионные двигатели

Resistojet

PPT