Миниатюрный ракетный двигатель, работающий на воде

20.09.2023

Исследователи из Имперского колледжа Лондона представили миру крошечное чудо техники - ракетный двигатель ICE-Cube Thruster (Iridium Catalysed Electrolysis CubeSat Thruster), который функционирует за счет катализируемого иридием электролиза. Этот микромотор настолько крошечен, что его изготовление осуществляется теми же методами, что и производство полупроводниковых микросхем. Двигатель призван оборудовать компактные спутники - кубсаты (CubeSat).

Как отмечается на портале New Atlas, до 90% космических запусков сосредотачиваются на выводе на низкую околоземную орбиту небольших спутников массой до 10 килограммов. Многие из них даже не превышают размерами обычного смартфона. Для таких космических аппаратов создание компонентов нужного масштаба представляет собой непростую задачу. Одной из основных сложностей является создание маленьких ракетных двигателей, учитывая ограниченные параметры таких спутников. В данном случае двигатели должны быть не только миниатюрными, но и максимально простыми, не требовать создания вакуума, потреблять мало энергии и быть безопасными в использовании, не используя токсичные материалы.

Длина ракетного двигателя ICE-Cube Thruster, созданного с поддержкой Европейского космического агентства, составляет лишь около 2 сантиметров, а длина камеры сгорания и сопла - всего 1 миллиметр. Для его функционирования требуется всего 20 ватт электрической мощности. В ходе тестов двигатель создавал тягу в 1,25 миллиньютона при удельном импульсе 185 секунд - это примерно в полмиллиарда раз меньше тяги двигателей, используемых на космических шаттлах.

Однако настоящей уникальностью этого микродвигателя является то, что в качестве топлива он использует обычную воду, которая абсолютно не взрывоопасна и не горюча. Принцип работы заключается в проведении электролиза воды при помощи электрического тока, в результате чего вода расщепляется на водород и кислород. Эти элементы затем подаются в камеру сгорания, создавая необходимую тягу для коррекции орбиты спутника.

Применение воды в качестве ракетного топлива не только содействует экологически чистому космическому исследованию, но и снижает общую массу космического аппарата, поскольку не требует использования сложных систем для его хранения и подачи. Однако разработка камеры сгорания и сопла для такого двигателя, суть которых - двухмерны, представила настоящий вызов, и здесь потребовались методы микроэлектроники и технология микроэлектромеханических систем (MEMS), которая обычно используется для обработки кремниевых пластин при производстве микросхем с точностью до микрометра.

<< Назад: Чашка меняет вкус чая 20.09.2023

>> Вперед: Космический аппарат NASA смог выдержать взрыв на Солнце 19.09.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Кристаллы, меняющие форму 20.09.2020 Кристаллы, созданные международной группой исследователей под руководством Си Чена из Городского колледжа Нью-Йорка и его соавторов из Центра перспективных научных исследований кристаллов, могут передавать энергию от испарения в механическое движение. Таким образом, испарение может быть источником энергии для исполнительных механизмов, искусственных мышц и многих приложения. В отличие от традиционных кристаллов, которые обычно являются жесткими и хрупкими, новые кристаллы обладают способностью изменять свою форму благодаря своей молекулярной архитектуре. Кристаллы состоят из узора из маленьких пор, которые перемежаются соединяющими гибкими доменами, повторяющимися по всей кристаллической структуре. Поры, проходящие через кристаллы, прочно связываются с молекулами воды. "Когда испарение вызывает удаление воды из пор, это приводит к сильной деформации всего кристалла через сетчатое соединение. Результирующее изменение формы меняется на противоположное, когда снова вводится водяной пар, - сказал Чен, автор исследования и доцент химического машиностроения в инженерной школе CCNY Grove. - Наши пептидные кристаллы позволяют напрямую наблюдать взаимодействия воды и материала на молекулярном уровне с использованием существующих кристаллографических, спектроскопических и вычислительных методов. Выявленные механизмы срабатывания применимы в более общем плане для конструкций материалов или структур, которые эффективно используют испарение". Материалы, управляющие этим движением, реагируют на воду или влажность. Эти материалы, которые набухают и сжимаются в ответ на изменение влажности, могут напрямую и эффективно преобразовывать энергию испарения в механическое движение. Эта новая область открывает возможности для доступа к неиспользованному испарению воды в качестве источника энергии, а также для разработки более совершенных приводов и искусственных мышц для современных инженерных систем.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025