Інженери компанії Howe Industries змогли суттєво спростити двигуни ультракомпактних супутників, скориставшись ідеєю майже 2000 річної давнини. Прототип такого двигуна вперше показав Герон Александрійський у 1 столітті нашої ери. Двигун ThermaSat для супутника матиме лише дві рухомі деталі, а його робочим тілом буде звичайна вода.
Розроблювані Howe Industries супутники CubeSats відносяться до ультракомпактного класу – розмір однієї їхньої сторони не перевищує 10 см. Такі супутники недорогі та їх розміщують на низьких навколоземних орбітах. Вони не можуть нести багато обладнання, зате їхня дешевизна дозволяє запускати дуже багато супутників.
Низька орбіта CubeSats означає, що вони відчувають значний (за мірками космічних тіл) опір повітря земної атмосфери. Це їх гальмує, знижуючи з часом висоту орбіти до рівня, коли вони входять у щільні шари атмосфери та згоряють.
Для підтримування висоти орбіти використовуються двигуни, однак на CubeSats бракує місця для двигунів традиційної конструкції. Також CubeSats часто відправляють в якості супутнього навантаження ракети, тому вони повинні уникати двигунів, що використовують горюче, токсичне чи стиснуте паливо.
Двигун ThermaSat є окремим модулем, який кріпиться зовні до супутника CubeSat. Він використовує принцип, запропонований Героном Александрійським в 1 столітті нашої ери. Демонстраційний прототип назвали «Геронова куля». В цій кулі з двома соплами знаходилася вода. Нагрівши її до кипіння в кулі підвищувався тиск, і струмені водяного пару виривалися з сопел, розкручуючи кулю.
У двигуні ThermaSat не використовують електричні нагрівальні елементи. Замість цього використовуються спеціальні рефлектори з тепловими накопичувачами. Останні виготовлені з матеріалів, що здатні змінювати фазу. Площа сонячних колекторів складає 129 квадратних сантиметрів. Теплові конденсатори здатні розігріватися до 779 градусів Цельсію. Розробники кажуть, що щільність енергії порівняна з літій-іонними батареями, але без ризику вибуху.
Двигун ThermaSat важить близько 2,4 кг, з яких близько 1 кг – вага дистильованої води, що використовується в ролі робочого тіла. Об’єм двигуна загалом складає 2000 кубічних сантиметрів або два CubeSat. Також є варіанти об’ємом в один або чотири CubeSat.
Коли вода перетворюється на струмінь пару, двигун генерує до 1,02 Ньютони тяги та 203 секунди питомого імпульсу. Цього достатньо, щоб утримувати CubeSat на низькій навколоземній орбіті понад п’ять років. Стандартний термін служби CubeSat без такого двигуна складає кілька тижнів.
У ThermaSat виявилася ще одна перевага – приховане спрацювання. Струмені водяного пару нинішні технології ще не здатні виявляти, тому супутник може непомітно змінювати свою орбіту.
