Statek kosmiczny napędzany parą mógłby rozpocząć eksplorację asteroidy

ROBOTYKA PSZCZELI Robotyka pszczół miodnych

Kiedy pomysł wydobycia asteroid po raz pierwszy zaczął się rozwijać, wiele zaangażowanych firm mówiło o wykorzystaniu paliw na bazie wody do zasilania swoich statków kosmicznych. Pomysł polegał na tym, że lód na asteroidach jest tak obfity, że można go rozłożyć na wodór i tlen, aby uzyskać bardziej wydajne paliwo. Byłby to tani sposób na przedłużenie życia każdej misji.

Ale ponieważ najbardziej znane firmy wydobywające asteroidy walczyły o fundusze i zostały ostatecznie wykupione, wraz z nimi osłabło zainteresowanie statkami kosmicznymi napędzanymi wodą. Teraz nowy projekt ponownie podnosi możliwość parowej ery kosmosu.

Ten artykuł po raz pierwszy pojawił się w The Airlock, naszym biuletynie poświęconym technologii kosmicznej. Możesz zarejestrować się tutaj — to nic nie kosztuje!

W zeszłym miesiącu zespół kierowany przez University of Central Florida (UCF) zaprezentował statek kosmiczny, który będzie wykorzystywał wodę do badania asteroid, a nie kopania. Zamiast kończyć misję, gdy w urządzeniu wyczerpie się paliwo, statek WINE (World Is Not Enough) będzie pobierał paliwo wodne prosto z odwiedzanych ciał niebieskich. Podejście zespołu WINE różni się od wcześniejszego pomysłu, ponieważ wykorzystuje wodę bezpośrednio, zamiast rozkładać ją na gazy. W teorii jest to tańsze i mniej podatne na awarie. Chcemy korzystać z dostępnych zasobów, mówi Phil Metzger, który kieruje projektem dla UCF. Musimy wybrać odpowiednią technologię, a nie zaawansowaną.

Po wylądowaniu na lodowym ciele takiej asteroidy WINE wwierci się w lód. Topi wodę, wychwytuje ją i ponownie zamraża w zbiorniku statku kosmicznego, który zajmuje około jednej trzeciej jego objętości. Kiedy jest gotowy do startu, podgrzewa zamarzniętą wodę za pomocą energii słonecznej lub jądrowej w ciągu około 10 dni, wytwarzając ciśnienie w środku. Następnie, w serii, ciśnienie jest uwalniane w postaci pary, wystrzeliwując statek kosmiczny do następnego miejsca w pobliżu. Koncepcja przypomina te proponowane przez firmy wydobywające asteroidy Deep Space Industries (DSI) i Planetary Resources. Grant Bonin, były główny inżynier DSI, nazwał kiedyś prototyp statku Prospector-1 latający czajnik parowy.

Energia parowa już teraz okazuje się skutecznym narzędziem na orbicie okołoziemskiej. DSI wcześniej zastosowało technikę znaną jako elektrotermiczny napęd na bazie wody (zasadniczo energia parowa), aby opracować Comet, urządzenie, które może manewrować satelitami na orbicie. Bradford Space, który kupił DSI, nadal go sprzedaje. Podczas niedawnego startu SSO-A SmallSat Express ze wspólnym przejazdem w zeszłym roku cztery satelity, z których korzystano, były wyposażone w kometę z napędem wodnym. Były konkurent DSI, Planetary Resources, zaproponował podobną koncepcję, mając nadzieję, że satelity będą mogły być na zawsze napełniane paliwem z wody wydobywanej z asteroid znajdujących się w pobliżu Ziemi, zamiast kończyć swoją misję, gdy zabraknie im paliwa.

Układ napędowy komety. Przestrzeń Bradforda

Startup z Doliny Krzemowej, Momentus, również stara się przenieść na wyższy poziom możliwości wody na orbicie, przekształcając ją w plazmę. Chcą uzyskać wyższą wydajność wody poprzez przegrzanie jej do temperatur zbliżonych do tych na powierzchni Słońca. Powstała siła zostałaby wykorzystana do przemieszczania satelitów wokół Ziemi. Pierwszym kosmicznym testem jej elektrotermicznego silnika jest planowane na ten rok .

Metzger widzi, jak WINO działa rojami wokół pasa asteroid, wyszukując najlepsze miejsca do wydobycia lub zwiększając zasięg lądownika planetarnego. Pod koniec dnia otrzymasz atlas ciał Układu Słonecznego, mówi Kris Zacny, dyrektor Exploration Technology Group w Honeybee Robotics, która współpracuje z UCF.

Używanie pary w ten sposób nie jest szczególnie wydajne. W kosmosie jednak woda może wypełnić określoną niszę. Jest przyjazny dla środowiska, oferuje możliwość wkładów do głębokiego kosmosu i sprawdził się w domu. Największą zaletą silników parowych jest ich prostota, mówi Alison Dufresne, inżynier ds. napędów kosmicznych i systemów w Bradford Space. Silniki parowe istnieją od dawna. Wiemy, jak działają.

Teoretycznie, dopóki WINE będzie miało dostęp do energii słonecznej lub jądrowej oraz wody, będzie mogło eksplorować w nieskończoność. Jednak ciąg pary daje statkowi tylko tyle mocy, aby poruszać się w sytuacjach bardzo niskiej grawitacji, co oznacza, że ​​​​w najbliższym czasie nie będzie przelatywał z Jowisza na Marsa.

System wydobywczy i napędowy statku został pomyślnie przetestowany na Ziemi w zeszłym miesiącu. Testy wykazały, że WINE może wytworzyć wystarczającą siłę, aby przeskoczyć między asteroidami, używając wody wydobytej z materiału modelowego asteroidy. Jednak od pierwszego uruchomienia jest jeszcze daleko, chociaż zespół szuka partnerów, którzy to umożliwią. Używamy pary od wieków, mówi Zacny. Bez tego nie byłoby nas tu teraz. Więc para może być pierwszym krokiem do odkrywania kosmosu.

ukryć