Актуальными являются физические исследования, направленные на разработку электроракетных двигателей в комплексе с бортовой автоматизированной и телекоммуникационной системой управления для космических аппаратов нового поколения. Данная работа предоставляет методическое обеспечение исследований фотосенсорных, электронных, ионных и ионно-плазменных процессов для разработки электроракетных двигателей космических аппаратов нового поколения. Спроектирована группа лабораторных образцов для проведения исследований в соответствии с целью и задачей работы, выполнен сравнительный анализ и выбор компьютерных программных пакетов для исследований фотосенсорных, электронных, ионных и ионно-плазменных процессов. Осуществлено тестирование, адаптация и применение пакетов компьютерных программ COMSOL и CST Studio для исследований данных процессов. Получены экспериментальные и аналитические теоретические результаты для выбранных лабораторных образцов, на основе которых выполнялась верификация проводимых компьютерных исследований. Обобщенный метод компьютерного моделирования с помощью разработанных адаптированных пакетов CST и COMSOL может быть обоснованно и эффективно использован при разработке ионных двигателей космических аппаратов нового поколения, в том числе с альтернативным рабочим телом.

A physical research aimed at the development of electric propulsion in combination with an onboard automated and telecommunication control system for new generation spacecraft is relevant. This work provides methodological support for research of photosensor, electronic, ionic and ion-plasma processes for the development of new generation electric propulsion systems for spacecraft. A group of laboratory samples was designed for research in accordance with the aim and the purpose of the work, a comparative analysis and selection of computer software packages for research of photosensory, electronic, ionic and ion-plasma processes were performed. Testing, adaptation and application of COMSOL and CST Studio software packages for research of these processes have been implemented. Experimental and analytical theoretical results were obtained for the selected laboratory samples, on the basis of which the verification of the conducted computer studies was carried out. The generalized method of computer modeling using the developed adapted CST and COMSOL packages can be reasonably and effectively used in the development of ion thrusters for new generation spacecraft, including those with alternative working mass.