Nowości  Satelity  Sondy  Statki  Stacje  Rakiety  Kosmodromy    
 


Kosmonautyka.pl > Silnik dla satelitów na szczątkową atmosferę

2018-03-05 Silnik dla satelitów na szczątkową atmosferę

Teraz satelity utrzymywać się będą mogły na bardzo niskich orbitach przez wiele lat.

Zespół kierowany przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) zbudował elektryczny silnik korzystający z niewielkiej ilości cząsteczek powietrza w szczątkowej atmosferze na bardzo niskich orbitach wokół Ziemi.


Prototypowy silnik (grafika: ESA)

Szczątkowa atmosfera na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO) generuje szczątkowy opór powietrza. Przez niego obiekty na niej umieszczone opadają coraz niżej, aż wchodzą w gęste warstwy ziemskiej atmosfery - gdzie spłoną. Mimo, że trwa to długo, jest to nieuchronne - chyba, że dostarczy się mu dodatkowego ciągu.

Jednym ze sposobów na przedłużenie żywotności bardzo nisko orbitujących (już) satelitów jest zaopatrzenie go w silnik jonowy. To bardzo wydajny napęd korzystający z prądu generowanego przez panele słoneczne, ale dający bardzo mały ciąg. Ta wada jednakże w przypadku ciągłej pracy do kompensacji minimalnego oporu aerodynamicznego staje się jednakże jego zaletą.

Przykładowo europejski satelita GOCE przez ponad 5 lat utrzymywał się na wysokości zaledwie 250 km nad Ziemią dzięki napędowi jonowemu, który w sposób ciągły kompensował szczątkowy opór powietrza. Jednak jego żywotność była ograniczona przez 40 kg ksenonu, który zabrał ze sobą jako paliwo (to jego zjonizowane cząstki były rozpędzane w polu elektromagnetycznym wytwarzając ciąg). Ostatecznie 21 października 2013 roku silnik satelity zakończył pracę. Już 11 listopada 2013 roku satelita wszedł w atmosferę Ziemi, gdzie społonął.


Wizualizacja satelity GOCE (grafika: ESA)

"Projekt ten rozpoczął się od nowatorskiego projektu polegającego na zbieraniu cząsteczek powietrza jako paliwa z atmosfery ziemskiej na wysokości około 200 km przy typowej prędkości 7,8 km/s." - wyjaśnia Louis Walpot z ESA.

Silnik do testowania koncepcji przetestowano w komorze próżniowej we Włoszech, symulując środowisko na wysokości 200 km. Wyzwanie polegało na zaprojektowaniu nowego typu wlotu do zbierania cząsteczek powietrza, aby zamiast po prostu odbijać się, były zbierane i kompresowane. Cząsteczki zebrane przez wlot otrzymują ładunki elektryczne, dzięki czemu można je przyspieszać i wyrzucać w celu zapewnienia ciągu. Wlot powietrza został zaprojektowany przez polską firmę QuinteScience z Warszawy.

Silnik wpierw został sprawdzony na ksenon. Następnie ksenon został częściowo zastąpiony mieszaniną powietrza - silnik rozpędzaił pochwycone cząsteczki tlenu i azotu. Finalnie udowodniono, że działać może na szczątkowe powietrze.


Ciąg generowany przez rozpędzone cząsteczki powietrza (grafika: ESA)

Zastąpienie pokładowego paliwa atmosferycznymi molekułami stwarza możliwość budowy nowej klasy satelitów zdolnych do działania na bardzo niskich orbitach przez bardzo długi czas.

Wsparcie

Wesprzyj dalszy rozwój serwisu internetowego Kosmonautyka.pl. Nie blokuj i reaguj na reklamy, sprawdź poniższe strony naszych partnerów. W ten sposób zapewniasz sobie dalsze informacje kosmonautyczne za darmo.

Kosmonautyka.pl na serwisach społecznościowych: