2015: Миссия выполнима: Наноуглеродный материал для электрического паруса

Нанографитные автокатоды, изготовленные физиками МГУ, прошли успешное испытание в составе прототипа электрического паруса в ходе полета космического корабля.

Электрический парус (E-парус) представляет собой новый метод приведения в движение космического аппарата с помощью солнечного ветра в качестве источника тяги. Концепция была недавно предложена доктором Пекка Янхунен (Pekka Janhunen) из Финляндии. E-парус космического корабля состоит из длинных проводящих тросов, которые вытягиваются в пространстве под действием центробежных сил, возникающих при вращении корабля. Для того чтобы создать электростатическое поле, способное отклонять тяжелые ионы, испускаемые Солнцем, тросы должны быть заряжены положительно. При отражении таким электростатическим зеркалом ионы «солнечного ветра» передают часть своего импульса космическому кораблю, который в результате получает дополнительное ускорение. Для создания положительного потенциала на тросах предполагается размещать на борту аппарата электронную пушку, с помощью которой отрицательно заряженные электроны будут удаляться путем их эмиссии в окружающую плазму. Автоэмиссионные холодные катоды представляются особенно привлекательными для этой цели, поскольку обеспечивают испускание электронов с минимально возможным потреблением энергии. Возможность применения в таком качестве нанографитных холодных катодов была исследована совместно сотрудниками Физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и группой исследователей из Финляндии. Испытания, проведенные в лабораторных условиях, показали, что нанографитные катоды, изготовленные на Физическом факультете, имеют характеристики, обеспечивающие параметры, требуемые для электронно-лучевых пушек электрического паруса. Результаты исследований получили подтверждение в ходе полета нано-спутника ESTCube-1, запущенного ракетой «Вега» 7 мая 2013 с Европейского космодрома Куру во Французской Гвиане.

Результаты данной работы опубликованы в статье: V.I. Kleshch, E.A. Smolnikova, A.S. Orekhov, T. Kalvas, O. Tarvainen, J. Kauppinen, A. Nuottajärvi, H. Koivisto, P. Janhunen, A.N. Obraztsov, “Nano-graphite cold cathodes for electric solar wind sail”, Carbon 81, 132-136 (2015).