Za satelite veličine aktovke, kretanje kroz svemir upravo je postalo mnogo lakše. Inženjeri s Massachusetts Institute of Technology (MIT) testiraju novi pogonski sistem koji kombinuje snagu i brzinu klasičnih hemijskih motora s preciznošću i energetskom efikasnošću električnih motora.
Ovaj sistem mogao bi omogućiti razvoj okretnijih i fleksibilnijih malih satelita koji bi, ovisno o misiji, mogli izvoditi i brze, snažne manevre i sporija, izuzetno precizna podešavanja.
Ključ novog sistema je posebno gorivo koje može napajati i hemijske i električne motore, kojima su tradicionalno bili potrebni odvojeni i glomazni izvori goriva.
„Ako možete imati hemijski i električni pogon u jednom malom paketu, to je najbolje od oba svijeta“, ističu stručnjaci. „To omogućava malim satelitima da obavljaju više naučnih zadataka, osmatranja i složenijih misija uz manju i jeftiniju platformu.“
Jedno gorivo za dvije vrste motora
Vrsta „zelenog monogoriva“, koju je prvobitno razvilo Američko ratno zrakoplovstvo za hemijski pogon u svemiru, može efikasno napajati i male „elektrosprej“ motore.
Elektrosprej motori su minijaturne rakete veličine novčića koje koriste električna polja za naelektrisavanje čestica tečnog goriva. Te čestice se potom izbacuju u svemir u obliku spreja koji stvara potisak.
Takvi motori izuzetno su štedljivi kada je riječ o potrošnji goriva i idealni su za spore i precizne manevre, poput postepenog ubrzavanja male svemirske letjelice tokom dugih međuplanetarnih putovanja.
S druge strane, hemijski motori zahtijevaju više goriva, ali omogućavaju kratke i snažne manevre, kao što su brzo ubrzavanje, usporavanje ili promjena putanje.
Sada, kada su inženjeri pronašli gorivo koje može napajati obje vrste motora, vide veliki potencijal za male svemirske letjelice. U saradnji s NASA-om planiraju lansirati minijaturni CubeSat satelit opremljen jednim hemijskim i četiri elektrosprej motora, koje će napajati zajednički rezervoar goriva.
Ako misija uspije, mogla bi otvoriti vrata slanju malih satelita izvan Zemljine orbite.
„Mogli bismo slati male satelite na Mars ili u asteroidni pojas koristeći elektrosprej motore za dugo putovanje. Kada stignu do cilja, hemijski motori omogućili bi brzo manevrisanje i detaljna posmatranja zanimljivih područja.“
More jona
Manje svemirske letjelice zahtijevaju i manje pogonske sisteme. Upravo zato su elektrosprej motori veoma pogodni za njihovu upotrebu.
Motori koje razvija MIT veličine su približno kao ljudski nokat. Svaki motor povezan je s malim rezervoarom koji sadrži jonsko tečno gorivo. Kada se rezervoar poveže s baterijom, električni napon naelektriše jone u tečnosti, koji se zatim usmjeravaju kroz motor i izbacuju u svemir stvarajući potisak.
Istraživači su testirali različite vrste jonskih tečnosti, koje su uglavnom sastavljene od soli sposobnih da ostanu u tečnom stanju čak i u uslovima svemira.
„Jonske tečnosti su vrlo stabilne i mogu ostati tečne čak i u svemiru. To je u suštini more jona, zbog čega se naša tehnologija zasniva upravo na njihovom korištenju.“
Američko ratno zrakoplovstvo razvilo je novu vrstu jonskog goriva pod nazivom ASCENT, koje je prvobitno testirano u hemijskim motorima. Ovo gorivo predstavlja ekološki prihvatljiviju i manje toksičnu alternativu hidrazinu, tradicionalnom raketnom gorivu koje je veoma opasno za rukovanje.
Sprej i rotacija
U novoj studiji MIT-a, elektrosprej motori napunjeni su gorivom ASCENT. Svaki motor bio je povezan s malim rezervoarom koji je sadržavao jedan gram goriva, viskoznosti slične dječijem ulju.
Motori su testirani unutar velike vakuumske komore koja simulira uslove u svemiru. Primjenom različitih nivoa električnog napona istraživači su aktivirali motore, čiji je sprej izazivao okretanje malog satelita.
Mjereni su proizvedeni potisak i energetska efikasnost tokom neprekidnog rada koji je trajao i do 100 sati.
Rezultati su pokazali da ASCENT uspješno napaja elektrosprej motore te da pruža performanse uporedive s drugim konvencionalnim jonskim gorivima.
„ASCENT ostvaruje gotovo isti nivo potiska kao i naša standardna elektrosprej goriva. Sada kada znamo da funkcioniše, možemo istraživati načine za dodatno poboljšanje sistema.“
Pošto je potvrđeno da ASCENT radi i u hemijskim i u električnim motorima, jedan rezervoar goriva može napajati oba sistema unutar kompaktnog „dva u jedan“ rješenja koje staje u mali satelit.
Ovaj koncept bit će testiran kroz NASA-inu misiju Green Dual Propulsion, čije je lansiranje planirano za novembar.
To će biti prvi satelit koji koristi zajednički rezervoar goriva za dva različita pogonska sistema.
Pored međuplanetarnih istraživanja, ovakvi sateliti mogli bi imati značajnu primjenu i u blizini Zemlje, posebno za meteorološka i klimatska osmatranja.
„Ako se približava oluja i želite brzo rasporediti konstelaciju malih satelita iznad određenog područja, moći ćete birati između brzog ili sporog manevrisanja, ovisno o potrebama misije. To je moguće samo ako raspolažete s dva različita pogonska sistema koja koriste isto gorivo.“