Первый в России энергоанализатор для диагностики космических двигателей создали в МФТИ

Студент Московского физико-технического института (МФТИ) Владимир Малахов разработал и собрал прототип энергоанализатора радиального ионного потока, который позволяет точно измерить ионный поток от перспективных космических двигателей по типу электроспрей. Прибор решает проблему, с которой не справляется стандартная диагностика: его сферические электроды захватывают весь расходящийся пучок заряженных капель, позволяя определить их скорость и энергию.

Эти данные важны для оценки эффективности и оптимизации двигателей малых спутников, сообщили в пресс-службе МФТИ.

Физический принцип работы прибора известен со времен СССР, однако модификации для электроракетных двигателей типа электроспрей разработана в России впервые.

«В МФТИ разрабатывают уникальные для РФ электроракетные двигатели типа электроспрей. В них специальная жидкость превращается в поток заряженных капель, ионов, создающих тягу. Старые системы диагностики не подходят для двигателей такого рода, поэтому есть необходимость в создании новых анализаторов. Мой прибор создавался под этот конкретный двигатель, однако наработки проекта – конструктивные и технологические решения – выходят за рамки космической сферы и в дальнейшем могут быть использованы при создании анализаторов для других задач диагностики потоков заряженных частиц», – рассказал автор проекта, студент Физтех-школы аэрокосмических технологий МФТИ, сотрудник лаборатории плазменных двигателей Владимир Малахов.

Энергоанализатор состоит из ионно-оптической системы, корпуса и коллектора. Устройство создает внутри себя регулируемый энергетический барьер: на один из внутренних электродов подается переменное напряжение, частицы, энергия которых выше «высоты» этого барьера, проходят к коллектору; измеряя ток на коллекторе при разном напряжении, система строит картину распределения энергии всех частиц в потоке.

Новый анализатор решает ключевую проблему диагностики двигателей для малых спутников: в отличие от традиционных приборов с плоскими электродами, конструкция студента МФТИ использует сферически вогнутые сетки, которые захватывают весь расходящийся поток частиц. Это особенно важно для двигателей, работающих с молекулярным, а не атомарным веществом, и позволяет точно измерять их ключевые параметры, в частности, тягу и КПД.

Прототип прибора создан на базе учебно-производственного центра МФТИ «Физтех.Фабрика», где студенты вуза получают технологическую и инфраструктурную поддержку, а также консультации опытных коллег. Инициатива реализуется в рамках стратегического проекта «Инженерные кадры технологического прорыва» государственной программы «Приоритет 2030». При изготовлении прототипа использовались 3D-принтер для создания корпусных деталей из термопластика (PETG), сверлильный станок и паяльное оборудование для финальной сборки.

Модульная конструкция и использование современных цифровых производственных технологий делают разработку практичной и доступной для воспроизведения в научных лабораториях. 

Проект стал частью стратегии МФТИ по созданию передовых диагностических систем для перспективных энергетических и космических технологий. Собранный прототип подготовлен к проведению испытаний в вакуумных условиях для верификации его рабочих характеристик.