Ракетные двигатели на твердом топливе (РДТТ) не имеют турбонасосов, трубопроводов и клапанов, просты в производстве, могут храниться годами и дают огромную тягу при малой массе. Именно поэтому они используются в ракетных ускорителях, баллистических ракетах и разгонных блоках. Но недостаток у них все же есть: после запуска топливо выгорает до конца. Нельзя сделать паузу, подождать выхода на нужную орбиту и снова включить двигатель. Для миссий с несколькими включениями (например, для выведения аппарата на геостационарную орбиту после пассивного полета) конструкторы вынуждены использовать жидкостные или гибридные двигатели, которые сложнее и дороже.
Наносекундный импульсный плазменный разряд создается подачей короткого высоковольтного импульса на электроды. Возникает низкотемпературная плазма, которая, как показали эксперименты, способна интенсифицировать и модулировать химические реакции. Подавая импульсы в нужные моменты, можно инициировать горение, гасить его и инициировать снова — то есть создать перезапускаемый твердотопливный двигатель. При этом электроэнергии требуется минимальное количество.
Исследователи используют специальное топливо на основе ионно-жидкостных полимеров — класса материалов, сочетающих термическую стабильность ионных жидкостей с механической прочностью полимеров. Такое топливо остается стабильным и электрохимически активным в широком диапазоне температур, что критично для космических условий, пишет IE.
Двигатель с импульсными разрядами сохраняет механическую простоту РДТТ: нет ни клапанов, ни турбонасосов, ни сложной системы подачи. Но при этом он обещает гибкость жидкостного двигателя — например, возможность прервать горение при возникновении чрезвычайной ситуации. Кроме того, состав топлива может быть адаптирован под конкретную задачу. В отличие от традиционных РДТТ, двигатель потенциально допускает изменение профиля тяги.
Как заявляют авторы, «это достижение значительно повысит маневренность и возможности спутников», оставаясь при этом в простой и надежной твердотопливной парадигме.
На сегодня у разработчиков есть лабораторный прототип, команда проводит эксперименты по доказательству концепции. Ранние результаты обнадеживающие, но до летных испытаний еще далеко.
Китайский стартап Mega Engine Technology успешно провел длительные огневые испытания жидкостного ракетного двигателя закрытого цикла «Чи». Двигатель, развивающий у земли тягу 70 тонн, проработал в номинальном режиме суммарно 1000 секунд, продемонстрировав быстрый запуск и стабильную работу.
