Исследователи из Иллинойсского университета завершили два проекта, целью которых было изучение возможности использования концепции многорежимной тяги для доставки космического корабля на Луну. Команда разработала методику проектирования оптимальных многорежимных перелётов и исследовала использование стандартного 12-юнитового кубсата для выполнения четырёх различных миссий.
Целью исследователей было изучить, как многорежимная двигательная система, которая объединяет как химический режим высокой тяги, так и электрический режим низкой тяги, может быть успешной в лунных миссиях. Авторы исследовали четыре реальных сценария миссий, предоставленных NASA, и разработали алгоритм для автоматического выбора, когда использовать высокую тягу, а когда — низкую, чтобы гарантировать оптимальную траекторию.
Источник: DALL-E
По словам аспиранта по аэрокосмической инженерии Брайана Клайна, «мы впервые продемонстрировали возможность использования многорежимного движения в лунных миссиях на базе кубсатов, имеющих отношение к NASA». Он также отметил, что многорежимная тяга имеет ряд преимуществ по сравнению с гибридными системами, включая экономию массы космического аппарата и расширение диапазона производительности.
Клайн и его коллеги разработали методику проектирования оптимальных многорежимных перелётов, которая может быть использована для решения различных проблем проектирования миссий. Они также показали, что метод работает в сценариях реальных миссий.
Траектория Земля–Марс с минимальным расходом топлива при движении кубсата по инерции, а также в режиме 1-малая тяга и режиме 2-большая тяга. Источник: Acta Astronautica (2024). DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.07.020
Исследование было опубликовано в журналах Journal of Spacecraft and Rockets и Acta Astronautica. По словам Клайна, «многорежимная тяга появляется, становится возможной и совершенствуется. Это новая технология, потому что она все еще разрабатывается с точки зрения аппаратного обеспечения. Она позволяет нам выполнять все виды миссий, которые мы не смогли бы выполнить без неё. И она совершенствуется, для определённых концепцией миссии можно сделать больше с многорежимной тягой. Она предоставляет больше гибкости и адаптивности».
Исследователи планируют продолжить работу над многорежимной силовой установкой, как с точки зрения оборудования, так и с точки зрения проектирования миссии. Они разрабатывают инструменты и методы, чтобы взять эту технологию из того, что они тестируют в настоящий момент, и превратить её в реальную концепцию научной космической миссии на базе своей установки.