Sukces polskich naukowców. Pierwszy polski silnik plazmowy już działa!

Silniki jonowe to w niektórych przypadkach alternatywa dla napędu rakietowego. Przydają się zarówno w przemierzających bezmiar Kosmosu sondach kosmicznych, jak i na pokładach krążących wokół Ziemi satelitów. W tym drugim przypadku silnik służy do korygowania wysokości orbity oraz do zmiany orientacji satelity.

Istnieje wiele rodzajów silników jonowych, jednak ich zasada działania sprowadza się do rozpędzenia jonów dodatnich przez pole elektryczne lub magnetyczne do prędkości, sięgającej 36 km/s i wyrzuceniu ich przez dyszę. Dzięki takiemu rozwiązaniu – choć silnik nie pozwala na uzyskiwanie dużych przyspieszeń - siła ciągu, przypadająca na jednostkę masy wyrzucanej substancji jest bardzo duża.

Silnik jonowy został w praktyce przetestowany podczas misji amerykańskiej sondy Deep Space 1, która w 1998 roku – poza celami naukowymi – posłużyła do sprawdzenia kilku innowacyjnych, kosmicznych technologii.

Przetestowano wówczas nowy system nawigacji i oprogramowanie, odpowiadające za sztuczną inteligencję sondy oraz nowatorski silnik, który wprawdzie popsuł się po zaledwie czterech godzinach misji, ale później udało się go na nowo uruchomić i działa bezproblemowo.

Prace nad sprzętem tego typu prowadzi m.in. Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie (IFPLM), a polscy naukowcy mogą od niedawna pochwalić się istotnym sukcesem.

Opracowany przez nich pierwszy, polski silnik plazmowy (silnik Halla – odmiana silnika jonowego) przeszedł niedawno serię testów w laboratorium ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej) w holenderskim Nordwijk, gdzie testowano go w warunkach zbliżonych do przestrzeni kosmicznej.

Jak podaje dr Jacek Kurzyna z IFPiLM, polski silnik zaskoczył pracowników laboratorium. Ku ich zdziwieniu silnik zaczął prawidłową pracę zaraz po uruchomieniu i nie wymagał wstępnej regulacji.

Bezproblemowe uruchomienie silnika wprawiło w zaskoczenie nawet doświadczonych pracowników ESA. Z reguły pierwsze uruchomienia wymagają odpowiedniego doboru parametrów pracy układu, których ustalenie a priori jest skomplikowane.

Wystawia to polskim konstruktorom bardzo dobrą ocenę. Aby ograniczyć koszty projektu i zmniejszyć liczbę potrzebnych prototypów przeprowadzono liczne symulacje komputerowe, które pozwoliły dobrać odpowiednią konfigurację silnika.

Warto podkreślić, że choć urządzenie jest dziełem polskiego zespołu, to prace są finansowane z budżetu europejskiego projektu KLIMT (Krypton Large Impulse Thruster).

Sam silnik nie imponuje rozmiarami – to cylinder o długości 12 i średnicy 10 centymetrów, który waży zaledwie 4 kilogramy i zapewnia około pół wata mocy. Jego przeznaczeniem jest współpraca z satelitami o wadze około 100 kilogramów, jednak konstruktorzy pracują już nad nową wersją urządzenia, która w przyszłości będzie pracować w małych sondach i miniaturowych satelitach wielkości polskiego Lema.

Prace nad silnikami plazmowymi są prowadzone w wielu krajach, jednak Polacy mają szansę na zrewolucjonizowanie kosmicznego napędu. Będzie to możliwe dzięki zastosowaniu w roli gazu roboczego kryptonu – gazu szlachetnego, który jest 10 razy tańszy od powszechnie stosowanego ksenonu.

W praktyce oznacza to zredukowanie kosztów obsługi floty satelitów, w tym m.in. satelitów telekomunikacyjnych, a zatem niższe koszty transmisji danych czy różnych badań, prowadzonych z wykorzystaniem satelitów.