Разработан новый тип электрического двигателя для спутников, использующий ферромагнитную жидкость - «Наука и технологии»

Брэндон Джексон (Brandon Jackson), исследователь из Мичиганского технологического университета, создал математическую модель нового типа электрического двигателя для миниатюрных космических аппаратов, рабочим телом которого является ферромагнитная жидкость. Данная технология, согласно расчетам математической модели, может обеспечить тягу, достаточную для движения спутников стандарта CubeSat или спутников меньших размеров.

Современные миниатюрные спутники могут выполнять почти все те же задачи, которые выполняют и большие спутники, размерами с автомобиль или автобус. Однако, такие крошечные космические аппараты нуждаются в эффективном миниатюрном двигателе, который позволит им маневрировать и удерживаться на стабильной орбите. Ионные двигатели, используемые на больших космических аппаратах, имеют очень малую эффективность, когда их размеры сокращаются до уровня использования их на микроспутниках. И технология получения реактивной тяги за счет электрораспыления ферромагнитной жидкости является весьма перспективной с данной точки зрения.

В традиционной технологии электрораспыления используются крошечные полые иголки, с кончиков которых под воздействием приложенного электростатического напряжения распыляется крошечный поток жидкости. Но у этой технологии имеется и обратная сторона медали, иглы являются непрочными, дорогостоящими в производстве, они легко забиваются и разрушаются.

Для решения этой проблемы исследователи создали новый вид двигателя, который под воздействием прикладываемого магнитного поля "сам себя собирает" из своего же топлива, ферромагнитной жидкости. При этом, данный двигатель является буквально неразрушимым, ферромагнитная жидкость моментально восстанавливает свою форму при ее искажении каким-либо внешним воздействием.

"Под воздействием магнитного поля жидкость принимает форму "ежа" с множеством иголок" - рассказывает Брэндон Джексон, - "А когда мы прикладываем к этому сильное электрическое поле, каждая иголка испускает в пространство крошечный поток ионизированной жидкости". Потеря двигателем жидкости восполняется из резервуара и иголки постоянно восстанавливают свою форму, что позволяет с высокой точностью регулировать развиваемую двигателем тягу.

В настоящее время исследовательская группа уже определила все сложные "взаимоотношения", связывающие силу магнитного, электрического поля и силы поверхностного натяжения ферромагнитной жидкости. Сейчас Научно-исследовательское управление ВВС США (Air Force Office of Scientific Research, AFOSR) заключило контракт с научной группой, целью которого является продолжение исследований в данном направлении. В рамках этого контракта будут проведены углубленные изучения динамики и процессов, происходящих в одной иголке магнитной жидкости, а после этого группа приступит к созданию прототипа нового двигателя, в котором будет использоваться не менее 100 иголок.

В дополнение к разрабатываемому космическому двигателю данная технология электрораспыления ферромагнитной жидкости может быть использована и во множестве других областей, включая спектрометрию, фармацевтическую промышленность, нанопроизводство и т.п. А Мичиганский технологический университет уже подал патентную заявку на свое изобретение и ожидает ее ближайшего одобрения.