Novi pogonski sistem bi mogao male satelite učiniti brzim i energetski efikasnim

Za satelite veličine aktovke, kretanje kroz svemir je upravo postalo mnogo lakše. Inženjeri iz Masačusetskog instituta za tehnologiju (MIT) testiraju novi pogonski sistem koji kombinuje snagu i brzinu konvencionalnih hemijskih motora sa preciznošću i gorivnom efikasnošću električnih motora.

Ovaj sistem bi mogao omogućiti dizajniranje okretnijih, fleksibilnijih malih satelita, koji bi mogli da izvode brze, snažne manevre i sporija, precizna podešavanja, zavisno od misije i trenutka.

Preporučujemo

Ključ novog sistema je specijalno gorivo koje može da napaja i hemijske i električne motore, kojima su tradicionalno potrebni odvojeni, glomazni izvori goriva.

„Ako možete imati hemijski i električni pogon u jednom malom paketu, to je najbolje od oba sveta“, kažu stručnjaci „Ovo omogućava malim satelitima još više naučnog rada, opservacija i zanimljivijih misija, na manjoj i jeftinijoj platformi“.

Vrsta „zelenog monogoriva“, koje je prvobitno razvilo Ratno vazduhoplovstvo za hemijski pogon u svemiru, može takođe efikasno napajati malene „elektrosprej“ motore. Elektrosprej motori su rakete velike kao novčić koje koriste električna polja da naelektrišu čestice tečnog goriva, koje se zatim izbacuju u svemir kao sprej koji generiše potisak.

Elektrosprej motori su izuzetno gorivno efikasni i mogu izvoditi spore i precizne manevre, kao što je postepeno guranje male svemirske letelice tokom dugog, međuplanetarnog putovanja. Nasuprot tome, hemijski motori zahtevaju veliku zalihu goriva za izvođenje kratkih i brzih poteza, npr. za brzo uzletanje i sletanje ili ubrzavanje i usporavanje.

Sad kad su inženjeri pronašli gorivo koje može da napaja i hemijske i elektrosprej motore, vide veliki potencijal za male svemirske letelice. Sarađuju sa Nasom na lansiranju minijaturnog kockastog satelita koji će imati jedan hemijski motor i četiri elektrosprej motora, a sve će napajati jedan rezervoar goriva. Misija će biti prva koja će testirati takav „dva-u-jedan“ pogonski sistem za male svemirske letelice. Ako bude uspešna, mogla bi utrti put za male satelite da istražuju iza Zemljine orbite.

„Mogli bismo da pošaljemo male satelite na Mars ili u asteroidni pojas, gde bi mogli da putuju polako, koristeći elektrosprej motore“, kažu naučnici. „Zatim biste mogli upotrebiti hemijske motore da se brzo pomerite i posmatrate zanimljive odlike. Mogli biste imati mnogo veću fleksibilnost da uradite mnogo više stvari“.

More jona

Manje svemirske letelice zahtevaju manje komponente, uključujući pogonske sisteme. U tom smislu, elektrosprej motori su prikladni. Motori iz MIT-a su veliki otprilike kao nokat. Svaki se nalazi na malom rezervoaru jonskog tečnog goriva. Kad se rezervoar poveže sa baterijom, baterija obezbeđuje određenu količinu napona za odgovarajuću količinu jona u tečnosti. Naelektrisane čestice se zatim kanališu iz rezervoara, kroz motor u svemir, kao sprej koji stvara potisak.

Testirane su razne vrste jonskog tečnog goriva, u suštini sastavljenog od soli koje mogu ostati u tečnom stanju. „Jonske tečnosti su veoma stabilne i mogu ostati u tečnom stanju čak i u svemiru, što mnogi materijali ne mogu. To je u suštini more jona, zbog čega baziramo našu tehnologiju oko toga, kako bismo mogli izvući te jone napolje u elektrosprej“, kažu inženjeri.

Ratno vazduhoplovstvo SAD je sintetisalo novu vrstu jonskog tečnog goriva – ASCENT — testirano u hemijskim motorima. Hemijski motori su pogonski sistemi velike snage koji se obično povezuju sa lansiranjem raketa i izvođenjem velikih i brzih manevara u svemiru. ASCENT je dizajniran kao „zelena“, manje toksična alternativa hidrazinu, tradicionalnom izvoru goriva za hemijski pogon, izuzetno opasnom za rukovanje.

Sprej i spin

U novoj studiji, elektrosprej motori su napunjeni gorivom ASCENT. Svaki motor je bio pričvršćen za mali kockasti rezervoar, a svaki rezervoar je sadržao 1 gram ASCENT-a, tečnosti čija viskoznost je slična bebi ulju. Motor je zatim pričvršćen na mali satelit unutar velike vakuumske komore, koju istraživači mogu podesiti da imitira uslove u svemiru.

U više eksperimenata, daljinski su primenjeni različiti nivoi napona radi aktiviranja motora, što je proizvelo sprej koji je okretao satelit unaokolo. Istraživači su merili količinu proizvedenog potiska i računali energetsku efikasnost ASCENT-a dok su motori radili kontinuirano tokom perioda u trajanju do 100 sati.

Utvrđeno je da je ASCENT sposoban da napaja svaki elektrosprej motor. Štaviše, gorivo prvobitno namenjeno za hemijski pogon bilo je jednako efikasno kao i druge, konvencionalne jonske tečnosti u pokretanju električnih motora.

„U poređenju sa našim normalnim elektrosprej gorivima, ASCENT može postići sličan učinak kad je reč o potisku. Sad kad znamo da naši motori rade sa ASCENT-om, možemo početi da razmišljamo o svim načinima na koje ih možemo učiniti još boljima“, kažu inženjeri.

Pošto je dokazano da ASCENT funkcioniše i u hemijskom i u električnom pogonu, jedan rezervoar goriva se može koristiti za napajanje oba tipa motora, sve u kompaktnom „dva-u-jedan“ sistemu koji može stati unutar malog satelita. Ova ideja će biti testirana putem Nasine misije „Zelena dualna propulzija“, čije lansiranje je predviđeno za novembar.

To će biti prvi put da satelit ima deljeni rezervoar za gorivo. Pored dugih, istraživačkih međuplanetarnih misija, mali sateliti opremljeni i hemijskim i električnim pogonom mogli bi takođe biti korisni za misije bliže Zemlji, kao što su opservacije vremenskih prilika i klime.

„Recimo da dolazi oluja i želite da rasporedite konstelaciju malih satelita da osmatraju iznad jedne lokacije. Možete izabrati da ih pošaljete brzo ili sporo u zavisnosti od prirode osmatranja, a jedini način da to učinite je ako imate dva pogonska sistema, što je sad moguće“, kažu inženjeri.

(Telegraf Nauka/MIT)