Миссия BepiColombo долетит до Меркурия на ионных двигателях

Миссия ESA-JAXA BepiColombo находится на пути к Меркурию, чтобы отправиться на самую маленькую планету в Солнечной системе, ей помогут четыре современных ионных двигателя, разработанные промышленным консорциумом во главе с британским компания QinetiQ . Новая солнечно-электрическая двигательная система в сочетании с серией из девяти планетарных летательных аппаратов позволит беспилотным космическим кораблям достичь своего предназначения против тяги силы тяжести Солнца.

Сильно разгоняться к Меркурию нельзя

После успешного запуска из Европейского космического центра в Куру, Французская Гвиана, миссия BepiColombo в Mercury в настоящее время проходит системные проверки перед развертыванием своих инструментов и выходом в спячку в течение длительного пятилетнего путешествия.

В отличие от путешествий к внешним планетам, путешествие до Меркурия создает свои собственные проблемы. Чтобы добраться до Марса, например, космический корабль нуждается в ракетах, чтобы увеличить его скорость, чтобы он мог перейти на орбиту дальше от Солнца. Это немного похоже на толкание фургона в гору. По мере того, как вы это делаете, вы на самом деле как бы перекачиваете энергию в фургон, когда он отодвигается от центра Земли. Но, направляясь на одну из внутренних планет, вы мчитесь под гору и надеетесь, что есть что-то мягкое, чтобы врезаться в нее без проишествий.

Это говорит о том, что отправка зонда на одну из внутренних планет должна быть максимальной простой и эффективной. Правда, относительно небольшая ракета могла подтолкнуть космический корабль к Меркурию, но по мере того, как он бы путешествовал, он ускорялся, и мог бы пролететь мимо своей цели.

Поэтому, чтобы достичь Меркурия, BepiColombo должен терять скорость. Это можно сделать с помощью ракеты, но количество энергии, необходимое для отправки BepiColombo в Mercury, несмотря на гораздо более короткое расстояние, равносильно тому, чтобы отправить его к Плутону. Поэтому, чтобы внести необходимые изменения в скорость, зонд находится на траекторию, которая приведет к тому, что он продет мимо Земли, Венеры и Меркурия в общей сложности девять раз. Однако, вместо того, чтобы ускорить его, принцин ведет к тому, чтобы замедлить скорость космического корабля.

Вся надежда на стабильную работу и надежность ионных двигателей

К сожалению, даже этих маневров рогатки недостаточно, чтобы отправить BepiColombo к Меркурию за довольно короткое время. Таким образом, Transfer Module , который несет ЕКА и JAXA орбитальные аппараты оснащенные системой Solar Electric Propulsion (СЭПС) состоит из четырех QinetiQ T6 с привязкой к сетке ионных двигателей - первых ионных двигателей, установленных на внутренней миссии разведки планеты.

Основываясь на ионном двигателе T5 на поле силы тяжести ESA и стационарного спутника Ocean Circulation Explorer (GOCE), который вращался вокруг Земли в течение четырех лет, T6 имеют диаметр 22 см, 4,5 кВт ионные двигатели типа Кауфмана, которые используют ксенон газ как пропеллент. Каждый двигатель имеет электрически заряженную сетку, питаемую солнечной панелью, которая ионизирует и ускоряет атомы ксенона до тех пор, пока они не будут стрелять со скоростью более 50 км/с.

Тяга не очень большая - всего около 145 мН, но каждый имеет определенный импульс около 4000 секунд. Удельный импульс является мерой эффективности ракеты и что эти цифры означают, то что тяга Т6 примерно равна напряжению листа бумаги для письма, ионный двигатель может стрелять в течение недель или даже месяцев всего 1 раз.

Кроме того, корпус T6 чрезвычайно прочен, чтобы справляться с давлениями и вибрациями запуска и может справляться с экстремальными температурами космического пространства.

Согласно QinetiQ, нужны только два двигателя, но еще два - как запасные. SEPS также включает в себя солнечную электрическую тягу (SEPH), блоки питания (PPU) и блоки управления потоком (FCU).

«Источником большой гордости является то, что QinetiQ играет такую ключевую роль в этом рейсе, чтобы исследовать секреты Меркурия!», - говорит Питер Рэндалл, электрик QinetiQ. «Использование солнечного электрооборудования обеспечило ESA чрезвычайно эффективной и надежной системой двигателя, и наши тщательные испытания ионного двигателя T6, которые мы поставили, обеспечат достижение целей со 100 процентной вероятностью. QinetiQ имеет более чем 50-летний опыт исследования и тестирование электрических тяговых двигателей».