Prototyp polskiego silnika plazmowego

Instytut pracuje nad silnikiem do napędu sond kosmicznych i satelitów, który będzie tańszy w eksploatacji od obecnie istniejących rozwiązań. Jego prototyp przetestowano w laboratorium Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA - ESTEC) w holenderskim Nordwijk, w warunkach zbliżonych do tych, jakie panują w przestrzeni kosmicznej.

"Podczas sesji eksperymentalnej silnik pracował wystarczająco długo, by zmierzyć ważne parametry, np. siłę ciągu. Można mówić o pierwszym kroku do sukcesu. 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" - podkreśla kierownik zespołu, dr Jacek Kurzyna z IFPiLM.

Testowany silnik to elektryczny napęd plazmowy typu Halla. Silniki takie z powodzeniem wykorzystuje się w przestrzeni kosmicznej - służą do utrzymywania satelitów na pożądanej orbicie czy do zmiany ich orientacji, znalazły też zastosowanie jako silniki napędowe w sondach dalekiego zasięgu. Ze względu na stosunkowo niskie zużycie "paliwa", silniki te są poważną konkurencją dla tradycyjnych silników rakietowych. Dla takiej samej misji kosmicznej silnik rakietowy potrzebuje około dziesięć razy więcej paliwa od silników plazmowych.

Ważący cztery kilogramy silnik ma kształt cylindra o średnicy 10 cm i długości 12 cm. Maksymalna moc, z jaką może pracować, wynosi około pół kilowata. Urządzenie polskich naukowców wytwarza siłę ciągu wystarczającą do pracy na satelitach o masie do ok. stu kilogramów.

Celem naukowców z IFPiLM jest budowa takiego silnika typu Halla, który będzie tańszy w eksploatacji od dotychczas używanych. Ma to umożliwić zastosowanie kryptonu jako gazu roboczego. Ten gaz szlachetny jest nawet 10-krotnie tańszy od najczęściej stosowanego ksenonu - czytamy w notce przesłanej PAP przez instytut.

Pierwszy krok - budowa prototypu silnika i jego uruchomienie - został wykonany. Po pierwszych badaniach naukowcy czekają teraz na pełne wyniki testów opracowane przez specjalistów z ESA i jednocześnie pracują nad kolejnym prototypem.

Najnowsze badania eksperymentalne polskich naukowców mogą się przyczynić do zmniejszenia kosztów eksploatacji satelitów i sond kosmicznych, z których korzystamy codziennie - często nieświadomie. Urządzenia montowane na satelitach pomagają dokładniej prognozować pogodę, przesyłać sygnał telewizyjny i transmitować rozmowy telefoniczne. Dzięki satelitom możliwe było stworzenie systemu GPS. Co ważne, przesyłanie danych czy transmisja rozmów na duże odległości jest tańsza przy użyciu satelitów, niż łącz naziemnych.

Projekt i budowę pierwszej wersji elektrycznego silnika plazmowego typu Halla sfinansował Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy. Badania w laboratorium ESA oraz budowa kolejnego prototypu finansowane są z budżetu projektu KLIMT (Krypton Large Impulse Thruster) realizowanego w ramach Porozumienia o Europejskim Państwie Współpracującym zawartego między Polską a ESA.

Polscy naukowcy nie mieli jak dotąd własnego silnika plazmowego. Prototyp, który już działa, na razie służy do badań naukowych. W przyszłości przewidziana jest jego produkcja z udziałem partnerów przemysłowych. Urządzenie będzie można wykorzystywać do zadań w przestrzeni kosmicznej. Ten sam zespół z IFPiLM pracuje nad drugim, dużo mniejszym silnikiem, który w przyszłości znajdzie zastosowanie na małych sondach lub satelitach takich jak polski satelita LEM