О проекте:

Предлагается создание двигателей с внешними источниками энергии для одноимпульсных межорбитальных маневров сверхмалых космических аппаратов (фемто-класса). Предполагается использование семейства смежных технических решений. Планируется освоение возможности экономически эффективного использования в двигателях космического мусора и отходов технологических процессов. Осуществляется серия наземных испытаний на реальных режимах и планируется серия летных испытаний в 2021-2022 г.г.

Основной проект «Двигатели сверхмалых космических аппаратов» предполагает освоение возможности использования кинетической энергии, в т.ч. естественного и техногенного космического мусора, и подобных источников энергии (импульсных лазеров и т.п.).
В августе-сентябре 2021 г. из основного проекта выделен локальный проект «Импульс» по созданию семейства двигателей для фемтоспутников типа ChipSat:

- Термосублимационные  циклической малой тяги – «Импульс-С»;

- Термокаталитические для одноимпульсных маневров – «Импульс-Т»;

- Комбинированные с последовательной сменой режимов – «Импульс-ТС».

Двигатели позволяют обеспечить поддержание или изменение орбиты за счет солнечной энергии, организацию роев фемтоспутников при групповом выведении. За счет интеграции двигателя с основной (несущей) платой в качестве подложки конструкция позволяет до 60% и более снизить массу и стоимость единичного фемтоспутника и в 2-3 раза — их число в пусковом блоке формата CubeSat, тем самым повысить их доступность для пользователей. Конструкция предусматривает встроенные функции деорбитинга после выработки рабочего тела, исключает возможность накопления космического мусора.
В августе-сентябре 2021 г. успешно проведены стендовые испытания прототипов «Импульс-С», «Импульс-ТС».

Спикер:

Новосельцев Дмитрий Александрович,

к.т.н., основатель, генеральный директор ООО «Д-Старт».

О проблеме:

Освоение проектирования и производства нижней части линейки сверхмалых космических аппаратов [1] единичной массой от 100 г и менее – пико- и фемто-(атто-) классов, в т.ч. бескорпусных КА «на плате» (ChipSat или StarChip) [2],, при стоимости изготовления КА и его запуска пропорциональной его массе, открывает возможности значительно более экономически эффективного решения большинства задач исследования, освоения и использования космоса, чем использование традиционных средств, и перспективы решения новых задач.

Крайне низкая стоимость подобных сверхмалых КА (от нескольких тысяч рублей за единичный КА и от нескольких десятков тысяч рублей, или от десятков до сотен долларов США) открывает возможность участия в космической деятельности новых участников с ограниченным бюджетом – юридических и физических лиц.

Основной проблемой, ограничивающей область применения сверхмалых КА, является отсутствие двигательных установок, позволяющих им осуществлять самостоятельные маневры. В настоящее время осуществляется пакетный запуск современных КА формата StarChip в количестве 100-200 в пусковом контейнере формата CubeSat 3U [2], масса которого может превышать массу всей группы фемтоспутников, а сбор и передача данных такими КА после вывода из контейнера осуществляется из небольшой области около контейнера.

Миниатюризация традиционных газодинамических ракетных двигателей, включая химические, термокаталитические и двигатели на холодном газе, и их вспомогательных систем для установки на таких сверхмалых КА невозможна по ряду причин (включая запирание проточной части пограничными слоями), при этом в целом при уменьшении размеров характеристики газодинамических двигателей значительно снижается [3].

В настоящее время для фемтоспутников  предлагаются [6] электродинамические двигательные установки с использованием силы Лоренца [4 и др.] и солнечные паруса, интегрированные в конструкцию фемтоспутника [5 и др.], а также лазерные паруса.

В настоящее время для фемтоспутников  предлагаются [6] электродинамические двигательные установки с использованием силы Лоренца [4 и др.] и солнечные паруса, интегрированные в конструкцию фемтоспутника [5 и др.], а также лазерные паруса.

Ведутся НИОКР по созданию семейства электрореактивных (ионных) двигателей микротяги для наноспутников, принципиально масштабируемых для сверхмалых КА [7]. Их возможности ограничены крайне низкой мощностью солнечных батарей фемтоспутников и отсутствием других бортовых источников энергии.

Известные технические решения не позволяют осуществлять маневры сверхмалых КА со значительным изменением скорости за небольшой промежуток времени.
Исключение составляют НИР в рамках проекта Breakthrough Starshot  фонда Breakthrough Initiatives [8]. Он предполагает использование для КА формата StarChip двигателя большой тяги, как сочетания светового паруса относительно большой площади и стационарной лазерной установки постоянной сверхвысокой мощности (до 50-100 ГВт). Реализация проекта требует решения значительного количества научно-технических, конструкторско-технологических и финансово-экономических проблем. Срок его технической реализации предварительно оценивается организаторами в 20 лет, а стоимость – в $ 5-10 млрд. (в т.ч. начального этапа НИР — $ 100 млн. на 5-10 лет).

Предлагаемый проект предполагает создание в ближайшем будущем семейства (https://cloud.mail.ru/public/4wW4/2...) бюджетных двигателей сверхмалых КА простой и технологичной конструкции — как микротяги, так и относительно большой (в сравнении с массой КА) тяги, позволяющих осуществлять перелеты КА на более высокие орбиты и далее в дальний космос за минимальное время.

Максимальный экономический (и попутный техно-экологический) эффект может быть достигнут при использовании в качестве источника энергии фрагментов космического мусора (в т.ч. и ранее завершивших работу КА подобного класса). В дальнейшем в качестве источника энергии также может быть использован мусор с МКС и др., а затем отходы переработки космического вещества (сырья) и импульсные лазерные установки.

1. Andreas M. Hein, Zachary Burkhardt, T. Marshall Eubanks "AttoSats: ChipSats, other Gram-Scale Spacecraft, and Beyond" https://arxiv.org/abs/1910.12559.

2. Zachary Manchester, Mason Peck, Andrew Filo, “KickSat: A Crowd-Funded Mission To Demonstrate The World’s Smallest Spacecraft”, Proceedings of the 27th AIAA/USU Conference, Small Satellite Constellations, Logan, Utah, USA, Aug. 10-15, 2013, paper: SSC13-IX-5. http://digitalcommons.usu.edu/cgi/v....

3. Якутин А. В. Исследование рабочих процессов в микродвигательных установках// Электр. журн. Тр. МАИ. 2011. Вып. 45. http://trudymai.ru/upload/iblock/26....

4. T. R. Perez and K. Subbarao, “A Survey of Current Femtosatellite Designs, Technologies, and Mission Concepts”, Journal of Small Satellites, vol. 5, no. 3, pp. 467–482, 2016. https://jossonline.com/%3Fpage_id%3....

5. J. Atchison and M. Peck, “A passive, sunpointing, millimeter-scale solar sail”, Acta Astronautica, vol. 67, no. 1, pp. 108–121, 2010. https://cloud.mail.ru/public/24RM/5....

6. ChipSats: New Opportunities. Final Report. International Space University. MSS Program 2020. Стр. 16, https://isulibrary.isunet.edu/doc_n....

7. https://www.accion-systems.com/our-...

8. https://breakthroughinitiatives.org...

Место и время проведения #ВОИРтехнозавтрака: г. Москва, Бережковская набережная, д. 24, стр. 1, 4 этаж, 14 сентября 2021 года с 10.00 до 11.30 часов.

Онлайн участие: ссылка на ZOOM будет отправлена на эл. адрес после регистрации.

Участие в проекте #ВОИРтехнозавтрак – бесплатное.

#ВОИРтехнозавтрак  проводится в целях создания дополнительных каналов для продвижения результатов интеллектуальной деятельности малых и средних инновационных предприятий, предприятий промышленности, вузов, молодых предпринимателей.

#ВОИРтехнозавтрак  – это удобный и эффективный формат представления новых технологий и изобретений для заинтересованной аудитории.

Одна из задач #ВОИРтехнозавтраков – создание пула инвесторов, которым интересно общение с фаундерами на уровне идей, изобретений, научных разработок. Мы приглашаем на встречу представителей Клубов инвесторов, инвестиционных компаний для обсуждения вариантов сотрудничества.

#ВОИРтехнозавтрак проводится в форме презентации и блока вопрос-ответ в открытой дискуссии:

• презентация разработки (проекта) перед аудиторией – 30 минут;
• обсуждение проектов и ответы на вопросы – 30 минут.

К участию в #ВОИРтехнозавтраке приглашаются предприниматели и инвесторы, работающие на рынке инноваций; представители производств, заинтересованные во внедрении новой продукции и технологий; инженеры и изобретатели, молодые учёные, представители органов власти, СМИ, вузов и институтов развития, заинтересованные в обмене передовым опытом.

Модератор – Ореханов Сергей Владимирович,

Руководитель инвестиционного департамента Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов (ВОИР),  Венчурный партнер фонда YellowRockets, Основатель Клуба инвестиционного нетворкинга.

Если Вы хотите представить свой проект на #ВОИРтехнозавтраке или у Вас есть предложение по сотрудничеству, пишите: s.orekhanov@ros-voir.ru. К письму прикрепите краткую презентацию или тизер проекта.

При поддержке Клуба Инвестиционного Нетворкинга.