Woda jako materiał pędny CubeSatów

1

Naukowcy z Purdue University w USA opracowali nowy typ układu napędowego dla satelitów typu CubeSat wykorzystujący małe dysze, które uwalniają niewielkie ilości pary wodnej w celu manewrowania obiektem.

Napęd dla małych satelitów

Takie rozwiązanie otworzy nowe możliwości misji, które wcześniej były po prostu nieekonomiczne. Aby osiągnąć pełen potencjał, CubeSaty potrzebują układu napędowego, który pozwoli im na obrót oraz przemieszczanie się na małe dystanse.

Nowy układ napędowy został nazwany silnikiem FEMTA (Film-Evaporation MEMS Tunable Array). Korzysta z kapilar wielkości kilkunastu mikrometrów, dzięki czemu wykorzystuje mikroskopijne właściwości wody. Napięcie powierzchniowe spowoduje, że nie nastąpi samoczynny przepływ, nawet w warunkach mikrograwitacji. Dopiero podgrzanie cieczy spowoduje powstanie pary, której odrzut będzie napędzał satelitę. Podobna technologia stosowana jest w drukarkach atramentowych do wydawania tuszu.

Prototypowy układ napędowy zintegrowany został w obudowę zgodną ze standardem CubeSat 1U (sześcian o boku 10 cm). Poza silnikiem i zbiornikiem paliwa o wielkości kilkudziesięciu mililitrów, wewnątrz mikrosatelity zmieszczono jednostkę nawigacji inercjalnej (IMU), oraz układ elektroniczny, który ma za zadanie monitorować pracę silnika. Całość waży ok 2.8 kg.

Nowe możliwości CubeSatów

Technologia FEMTA jest przykładem urządzenia MEMS, małego układu mechaniczno-elektronicznego, którego struktura wewnętrzna ma rozmiary rzędu pojedynczych mikrometrów. Zademonstrowane urządzenie osiągnęło współczynnik ciągą do mocy 230 mikronewtonów na wat przy 80 sekundowym impulsie. To pozwoliło na obrót mikrosatelity o 180 stopni w mniej niż minutę przy użyciu mniej niż 0.25 W mocy.

Naukowcy wybiegają myślami w przyszłość. Sugerują, że przy stosunkowo powszechnym występowaniu wody w Układzie Słonecznym, miejsca takie jak księżyc Marsa Fobos mogą stać się kosmicznymi stacjami benzynowymi. Dokonania zostały przedstawione podczas 31 Konferencji AIAA/USU dotyczącej małych satelitów. Co ciekawe, współautorami pracy naukowej opisującej nowy silnik jest czwórka studentów.

Mikro- (do 100 kg), nano- (do 10 kg), a nawet pikosatelity (do 1 kg) są coraz powszechniejszą platformą wysyłaną w przestrzeń kosmiczną. Pierwszy CubeSat został wyniesiony 14 lat temu. Wraz z postępem miniaturyzacji, mimo małych rozmiarów, umożliwiają wykonywanie tak zaawansowane czynności jak udostępnianie usług internetowych czy obserwacja Ziemi.

(PA)

Share.

1 komentarz