АО «Научно-исследовательский институт электромеханики» запатентовало систему электропитания корректирующей двигательной установки для малых космических аппаратов. Новая схема должна защитить бортовую электронику от электрических помех, возникающих при работе импульсного плазменного двигателя.
Установка использует абляционный импульсный плазменный двигатель с твёрдым рабочим телом — фторопластом. Его поверхность нагревается электрическим разрядом, материал испаряется, а образовавшиеся пары диссоциируют и ионизируются. Полученная плазма ускоряется электромагнитными и газодинамическими силами и выбрасывается из разрядного канала, создавая реактивную тягу.
В описании изобретения указаны скорости электромагнитного ускорения плазмы от 15 до 30 км/с. Дополнительное газодинамическое ускорение обеспечивает скорость истечения от 0,5 до 5 км/с.
Главная проблема подобной силовой установки связана с её энергопотреблением. Для работы двигателя необходимо сначала зарядить накопитель энергии до напряжения 1,2–1,5 кВ. Затем основной разряд инициируется отдельным высоковольтным импульсом напряжением 20–40 кВ. При этом питание поступает от общей энергосистемы космического аппарата, которая одновременно обеспечивает работу остальных бортовых приборов.
Резкие изменения тока и напряжения способны создавать помехи в электрических цепях спутника. Авторы предложили отделить импульсную нагрузку двигателя от общей сети с помощью дополнительного преобразователя напряжения.
В его основе лежит чопперная схема с транзисторным ключом, диодом, дросселем и выходным конденсатором. Дроссель и конденсатор образуют LC-фильтр, который выполняет роль буфера между источником питания космического аппарата и высоковольтными узлами двигательной установки. Стабилизация выходного напряжения осуществляется посредством широтно-импульсной модуляции: специальный блок формирует управляющие импульсы для транзисторного ключа.
Сама двигательная установка предусматривает два одинаковых рабочих канала с отдельными блоками инициирования разряда. Они размещаются друг под другом и имеют общую конструктивную компоновку с системой теплоотвода.
В описании также рассматривается использование солнечных батарей и литий-ионных аккумуляторов для энергоснабжения спутника. При этом аккумуляторная батарея должна обеспечивать питание оборудования на затенённых участках орбиты и при недостаточной выработке солнечной энергии.