Egy tank, kétféle hajtás
Az MIT mérnöki csapata által kifejlesztett rendszer középpontjában egy különleges hajtóanyag áll, amely kémiai és elektromos hajtáshoz egyaránt felhasználható. Ez jelentős áttörést ígér, hiszen eddig mindkét meghajtástípus külön propellánst és eszközöket igényelt – ez pedig szükségtelenül növelte a kis műholdak tömegét és bonyolultságát.
Később az MIT kutatói együttműködtek a NASA-val a Green Propulsion Dual Mode nevű küldetésben, amely során egy koffer méretű CubeSatot szereltek fel egy kémiai és négy elektroszórásos hajtóművel, amelyek mind ugyanabból az üzemanyagtartályból kapnak hajtóanyagot. Ez lesz az első alkalom, hogy ilyen kettős hajtásrendszerű műholddal kísérletet végeznek az űrben. Amennyiben sikerül, a technológia lehetővé teszi, hogy akár a Marsra vagy az aszteroidaövbe is küldjünk CubeSatokat, amelyek a lassú utazást elektromos hajtással, a gyors manővereket pedig vegyi hajtással oldják meg, egyetlen tankból.
Mitől egyedülálló az elektroszórás?
Az MIT Space Propulsion Laboratory mérnökei olyan miniatűr, pénzérményi méretű elektroszórásos hajtóműveket fejlesztettek ki, amelyekben egy ionos folyadék tölti ki a tartályt. Elektromos töltés segítségével a részecskéket – ionokat – gyorsítják fel, és kilövik az űrbe, így keletkezik a tolóerő. Ezek a hajtóművek rendkívül takarékosak, kifinomult mozgásokat, finom pályamódosításokat tesznek lehetővé nagyon kevés hajtóanyaggal.
A vegyi rakétahajtás ezzel szemben a hirtelen gyorsításokért, lassításokért vagy mozgásirány-váltásokért felelős. A két technológia egyesítése eddig azért ütközött akadályokba, mert eltérő hajtóanyagokat kívántak, így viszont a jövőben ezek a korlátok eltűnhetnek.
Biztonságosabb és zöldebb üzemanyag
A kulcs az úgynevezett ASCENT hajtóanyagban rejlik, amit eredetileg az Amerikai Légierő fejlesztett ki, elsősorban a vegyi hajtóművek számára. Ez az ionos folyadék azonban tökéletesen alkalmas az elektroszórásos hajtóműegységekben történő felhasználásra is, ráadásul jóval kevésbé mérgező, mint a korábban leggyakrabban használt hidrazin.
Az ASCENT viszkozitása a babaolajéhoz hasonló, és stabilan megmarad folyékony halmazállapotban még az űrben is. Külön előnye, hogy ugyanazzal a tartállyal és hajtóműrendszerrel mindkét meghajtástípus kiszolgálható vele.
Laboratóriumi siker: a gyakorlatban is működik
Az MIT kutatócsapata laboratóriumi körülmények között LEGO-kocka méretű tartályban helyezte el az üzemanyagot, majd vákuumkamrában, mágneses lebegtetési platformon vizsgálta a CubeSat-modul mozgását. Különféle feszültségek alkalmazásával sikerült elérni, hogy az elektroszórásos hajtóművek akár 100 órán át működjenek folyamatosan, stabil tolóerőt produkálva.
A tesztelés kimutatta, hogy az ASCENT teljesítménye egyenértékű a megszokott elektroszórásos hajtóanyagokéval, és képes huzamosabb ideig, nagy hatásfokkal hajtani az apró műholdakat.
Valódi űrpróba és új távlatok
A következő nagy lépés a gyakorlatban már idén novemberben megtörténhet, amikor a NASA Green Propulsion Dual Mode küldetés keretében a világ első olyan műholdja indul útnak, amelynél a vegyi és elektromos hajtás közös tartályból működik. Ez forradalmasíthatja az időjárási és éghajlati megfigyeléseket is, hiszen akár gyorsan, akár fokozatosan el lehet juttatni a műholdakat a kívánt pályára, attól függően, mire van szükség.
Mindezt figyelembe véve az MIT új fejlesztése jelentősen bővítheti a kis műholdak tudományos és gyakorlati felhasználási körét, ráadásul olcsóbbá, egyszerűbbé és biztonságosabbá teheti a világűr elérését.
