Резистореактивный двигатель — это метод движения космического корабля ( электрическая двигательная установка ), который обеспечивает тягу за счет нагрева обычно нереактивной жидкости . Нагрев обычно достигается путем подачи электричества через резистор , состоящий из горячей нити накаливания, при этом расширенный газ выбрасывается через обычное сопло. [1]
Резистоджеты летают в космос с 1965 года на борту военных спутников Vela . Однако в коммерческих целях они стали использоваться только в 1980 году, с запуском первых спутников по программе INTELSAT-V . Многие космические корабли GEO, и все 95 кораблей Iridium , использовали резистореактивные двигатели Aerojet серии MR-501/MR-502. [1] [2] В настоящее время реактивная двигательная установка используется для вывода на орбиту , управления ориентацией и схода с орбиты спутников LEO и хорошо себя зарекомендовала в ситуациях, когда энергии гораздо больше, чем массы, и где эффективность движения должна быть достаточно высокой, но с низкой тягой . приемлемо. [ нужна цитата ]
Резистоструи также были предложены в качестве средства использования биологических отходов в качестве реакционной массы, особенно в сочетании с гидразином . Исследования сосредоточены на характеристиках пара и углекислого газа как основных компонентов потока биологических отходов, и обычно в качестве нагревательного элемента используется кубический цирконий . [3]
Многие спутниковые миссии требуют возможности незначительного изменения траектории даже после того, как корабль был выведен на орбиту. Большинство спутников используют монотопливные ракетные двигатели или двигатели на холодном газе для таких корректировок орбиты. Оба метода, однако, страдают некоторыми ограничивающими недостатками: гидразин, наиболее часто используемый монотоплив, очень дорог и из-за своей летучей природы непригоден для небольших спутников, которые отправляются в космос в качестве вторичного груза. В двигателях на холодном газе, хотя и используются относительно дешевые, инертные и, следовательно, «безопасные» газы, такие как азот, наблюдается низкий удельный импульс по сравнению с монотопливными двигателями. Резистореактивные двигатели предназначены для преодоления разрыва между этими двумя методами движения, предлагая безопасность инертного топлива в сочетании с удельным импульсом, близким к импульсу гидразина. [4]
Основным недостатком конструкции резистивного двигателя по сравнению с более простыми двигателями на холодном газе является необходимость в источнике питания, который занимает много места и поэтому иногда является препятствием для миссий Microsat. Кроме того, повышенная техническая сложность резистивного двигателя по сравнению с более простыми решениями приводит к большему риску технического отказа.
Поскольку они не используют преимущества химического сгорания, резистореактивные двигатели (и аналогичные конструкции ) имеют меньшую тягу, которая на несколько порядков ниже, чем у более традиционных твердотопливных и жидкостных ракет. В результате они непригодны для орбитальных маневров, требующих высокой дельты V в течение более коротких периодов времени.
Резистореактивные двигатели можно рассматривать как эволюцию традиционных двигателей на холодном газе, которые представляют собой простейшую форму ракетного двигателя. Их топливный бак содержит топливо, которое затем подается в сопло, где оно разгерметизируется, продвигая корабль вперед. В резистоструях резистор используется для нагрева жидкости перед ее поступлением в сопло, заставляя ее расширяться с большей силой, что приводит к более высокому удельному импульсу.
Резистор — это электрический компонент, который преобразует электрическую энергию в тепловую. Следовательно, тягу резистивного двигателя можно регулировать, просто изменяя мощность, протекающую через резистор.
Нагрев жидкости на 300 °C таким образом приводит к увеличению удельного импульса на 41%. При нагреве на 900 °C удельный импульс можно увеличить вдвое по сравнению с двигателем на холодном газе, использующим то же топливо.