3D-рендеринг спутниковой сети вокруг Земли. Фото Frame Stock Footage, Shutterstock
Усовершенствованный плазменный двигатель, использующий израильскую технологию, способен уводить спутники от опасности, потребляя при этом меньше энергии, чем химические двигатели.
В космосе становится тесно.
В дополнение к тысячам спутников, уже вращающихся вокруг Земли, к концу десятилетия ожидается запуск около 14 000 новых спутников.
По словам Игала Кронхауса, профессора Техниона,(Технио́н — Изра́ильский технологи́ческий институ́т), ставшего стартап-предпринимателем в сфере космических технологий, это составляет около 9000 тонн космического мусора.
По словам Кронхауса, ситуация настолько ухудшилась, что в 2022 году Соединенные Штаты ввели новые правила, которые «не разрешат запуск спутника, если у него нет убедительной возможности убраться с дороги через пять лет после окончания миссии».
Доктор Игал Кронхаус, соучредитель Space Plasmatics. Фото предоставлено Space Plasmatics
В 2021 году Кронхаус основал свою компанию Space Plasmatics , чтобы решить проблему космического мусора, а также улучшить двигательные установки спутников в целом.
Компания Space Plasmatics разрабатывает плазменные двигатели, предназначенные для перевода спутников на другую орбиту или даже обратно на Землю, используя ионизированный газ в электрическом поле вместо традиционного метода движения на основе химических реакций.
Двигатели получают энергию от солнечных батарей, которые уже установлены на спутниках. Электротяга на солнечных батареях теперь используется практически в каждом спутнике. Высокомощные версии могли бы даже приводить в движение пилотируемые космические корабли для миссий на Луну и Марс.
Первоначально электрическая тяга была задумана в 1950-х годах как способ доставки людей на Марс — задолго до того, как Илон Маск популяризировал эту концепцию в 21 веке .
Подробнее об инновациях
«Тогда не было иных перспектив применения, кроме пилотируемых космических полетов», — рассказал Кронхаус ISRAEL21c.
Теперь, когда спутники выполняют все функции — от GPS-навигации и сотовой связи до шпионажа за вражескими странами, появился и такой вариант использования.
Космическое оборудование
Кронхаус был доцентом кафедры аэрокосмической техники в Технионе в течение семи лет. Технология космической плазмы, по его словам, «вынашивалась в моей лаборатории в течение последнего десятилетия».
«Это очень необычно для профессора — основать компанию», — говорит Кронхаус. «Я прокладываю здесь уникальный путь».
Соучредитель Space Plasmatics Эндрю Перлман. Фото предоставлено Space Plasmatics
Соучредитель Space Plasmatics Эндрю Перлман — серийный предприниматель, который привлек более 150 миллионов долларов для 10 израильских компаний с момента своего прибытия сюда из Соединенных Штатов в 1981 году. Он описывает свою роль в Space Plasmatics как «тренера, второго пилота и правую руку» Кронхауса.
«Мы занимаемся исключительно космическим оборудованием», — говорит Кронхаус. «Мы не можем повторно использовать наши двигатели в автомобилях или самолетах. Мы создаем реальный, физический продукт, а не просто пишем код. Это затрудняет убеждение инвесторов вступить в проект».
Но некоторые это сделали.
Компания Israel Aerospace Industries (IAI) заинтересовалась Space Plasmatics и пригласила компанию принять участие в инкубаторе Astra , совместно управляемом акселератором Starburst и IAI. Управление инноваций Израиля также помогло профинансировать концепцию Kronhaus.
В прошлом году Кнессет пообещал инвестировать в гражданскую космическую отрасль $48млн. эквивалент $180 млн в шекелях в течение следующих пяти лет. Start-Up Nation Central оценивает мировую космическую экономику в $400 млрд.
Большие спутники
В июне Kronhaus подписала сделку на разработку плазменных двигателей для спутников IAI. Эта сделка указывает на сдвиг в отрасли.
На протяжении большей части последнего десятилетия считалось, что будущее отрасли — это крошечные наноспутники (CubeSats), вес которых составляет всего несколько десятков килограммов.
Израиль преуспел в создании таких малых спутников.
«Не секрет, что мы не можем запускать над соседними арабскими государствами. И мы не строим огромные ракеты. Поэтому мы строим ракеты поменьше с меньшей полезной нагрузкой, которые запускаются в неправильном направлении!» — говорит Кронхаус.
Это «неправильное направление» требует больше топлива, «поэтому нам приходится еще больше уменьшать полезную нагрузку, которую мы перевозим».
Но теперь, по словам Кронхауса, основной рынок, похоже, сосредоточен на более крупных спутниках, которые весят несколько сотен килограммов. Это имеет экономический смысл — более крупные спутники несут большую полезную нагрузку, что приводит к более быстрой окупаемости инвестиций.
IAI также специализируется на более крупных спутниках.
Соглашение с IAI позиционируется как пробное, чтобы увидеть, сможет ли Space Plasmatics масштабироваться до потребностей IAI. Кронхаус убежден, что они могут, и что IAI станет платящим клиентом.
Как это работает
Для всех, кто читает это, учёных-ракетчиков, вот несколько технических подробностей.
Плазменные двигатели Кронхауса по сути являются улучшенной версией двигателя Холла — модели, разработанной в бывшем Советском Союзе в 1960-х годах.
Двигатель действительно нуждается в некотором количестве топлива, но использует негорючие газы, такие как ксенон и криптон.
«Инертный газ находится в топливном баке спутника», — говорит Кронхаус. «Двигатель Холла подает определенное его количество в двигатель с постоянной скоростью. Электрическое поле дает газу энергию для ионизации. При ускорении ионов образуется красивое голубое плазменное пламя. Это ускорение и создает тягу.”
Прототип двигателя microHET компании Space Plasmatics. Фото предоставлено компанией Space Plasmatics
Кронхаус утверждает, что технология Space Plasmatics также снижает вес спутника, поскольку обычно большую часть веса устройства составляет топливный бак.
Однако двигатели Холла подходят не для всех космических целей. Для посадки на Луну или запуска ракет требуется более мощная химическая тяга. Космическая плазматика продолжает разрабатывать свои двигатели.
Space Plasmatics все еще разрабатывает свои двигатели. Если компания продолжит работу с IAI и/или соберет больше денег, Кронхаус и Перлман говорят, что полная рабочая версия продукта компании должна быть готова ко второму кварталу 2025 года.
Соревнование
У Space Plasmatics много конкурентов: австрийская Enpulsion; Thrustme и Exotrail из Франции; Astra и Rafael из Израиля.
Однако Кронхаус делает ставку на высокую тягу и высокую экономию топлива Space Plasmatics. «Мы улучшаем производительность двигателя Холла на низкой мощности», — говорит он.
Не помешает и то, что Кронхаус имеет докторскую степень в области электродвигателей и считается экспертом в этой области – как в Израиле, так и за его пределами. Хватит ли технологий Kronhaus и деловой смекалки Pearlman для того, чтобы эта компания из четырех человек в Хайфе смогла пробить себе дорогу в сфере космических технологий? Мы будем наблюдать.
