Niektóre z najlepszych rzeczy w nauce są eleganckie i proste. Nowy układ napędowy opracowywany w Hiszpanii to oba te elementy i może pomóc rozwiązać rosnący problem z satelitami Ziemi: rozprzestrzenianie się śmieci kosmicznych.
Naukowcy z Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) i Universidad Politécnica de Madrid (UPM) w Hiszpanii opatentowali nowy rodzaj układu napędowego do orbitowania satelitów, który nie wykorzystuje paliwa ani materiałów eksploatacyjnych. System to w zasadzie uwięź w postaci taśmy aluminiowej o długości kilku kilometrów i szerokości kilku cali, która wystaje z satelity. Naukowcy nazywają to kosmicznym krawatem.
„Jest to przełomowa technologia, ponieważ umożliwia przekształcenie energii orbitalnej w energię elektryczną i na odwrót bez użycia jakichkolwiek materiałów eksploatacyjnych”. - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
Lekki kosmiczny krawat jest zwinięty podczas startu, a gdy satelita znajdzie się na orbicie, zostaje rozłożony. Po wdrożeniu taśma może albo przekształcić elektryczność w ciąg, albo w elektryczność. Hiszpańscy naukowcy stojący za tym twierdzą, że kosmiczne więzi zostaną wykorzystane w parach.
System opiera się na tak zwanym tetheringu o „niskiej pracy”. Specjalna powłoka na uwięzi ma zwiększone właściwości emisji elektronów po odbiorze światła słonecznego i ciepła. Te specjalne właściwości pozwalają mu działać na dwa sposoby. „Jest to przełomowa technologia, ponieważ umożliwia przekształcenie energii orbitalnej w energię elektryczną i odwrotnie bez użycia jakiegokolwiek rodzaju materiałów eksploatacyjnych” - powiedział Gonzalo Sánchez Arriaga, badacz Ramón i Cajal w dziale inżynierii biologicznej i inżynierii lotniczej na UC3M.
Gdy satelita traci wysokość i zbliża się do Ziemi, uwięź przekształca siłę ciągu spowodowaną przez grawitację w energię elektryczną, z której mogą korzystać systemy statku kosmicznego. Jeśli chodzi o obiekty orbitujące, takie jak Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS), ten system tether może rozwiązać irytujący problem. Każdego roku ISS musi spalać znaczną ilość paliwa, aby utrzymać swoją orbitę. Tether może wytwarzać energię elektryczną, gdy zbliża się do Ziemi, a ta elektryczność może zastąpić paliwo. „Dzięki uwięzi funkcji o niskiej pracy i energii dostarczanej przez panel słoneczny ISS opór atmosferyczny można by skompensować bez użycia paliwa”, powiedział Arriaga.
„W przeciwieństwie do obecnych technologii napędowych, uwięź o niskiej wydajności nie potrzebuje paliwa i wykorzystuje zasoby naturalne ze środowiska kosmicznego, takie jak pole geomagnetyczne, plazma jonosferyczna i promieniowanie słoneczne.” - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
W przypadku satelitów o dużej mocy na pokładzie, tether działałby w odwrotnej kolejności. Użyłby elektryczności, aby zapewnić ciąg statku kosmicznego. Jest to szczególnie przydatne dla satelitów pod koniec ich eksploatacji. Zamiast pozostawać na orbicie przez długi czas jako śmieci kosmiczne, opuszczony satelita mógłby zostać zmuszony do ponownego wejścia w atmosferę Ziemi, gdzie spłonąłby nieszkodliwie.
System wiązania kosmicznego opiera się na tak zwanym przeciągnięciu Lorentza. Przeciąg Lorentza to efekt elektrodynamiczny. (Entuzjaści elektrodynamiki mogą o tym przeczytać tutaj.) Nie zagłębię się zbytnio w to, ponieważ nie jestem fizykiem, ale hiszpańscy naukowcy sugerują, że opór Lorentza można łatwo zaobserwować, obserwując, jak magnes spada przez miedzianą rurkę . Oto wideo
Organizacje kosmiczne wykazały zainteresowanie linią o niskim poziomie pracy, a hiszpański zespół przekazuje informacje ekspertom z USA, Japonii i Europy. Następnym krokiem jest produkcja prototypów. „Największym wyzwaniem jest jego produkcja, ponieważ uwięź powinna zebrać bardzo specyficzne właściwości emisji optycznej i elektronowej”, mówi Sánchez Arriaga.
Hiszpańskie Ministerstwo Gospodarki, Przemysłu i Konkurencyjności przyznało hiszpańskiemu zespołowi grant na zbadanie materiałów do systemu. Zespół przedłożył również propozycję finansowania konsorcjum Komisji Europejskiej ds. Przyszłych i powstających technologii (FET-Open). „Projekt FET-OPEN byłby fundamentalny, ponieważ rozważa produkcję i charakterystykę pierwszego uwięź o niskiej funkcji pracy oraz opracowanie zestawu deorbit opartego na tej technologii do przetestowania w przyszłej misji kosmicznej. Jeśli byłby sfinansowany, byłby krokiem naprzód w przyszłość uwięzi o niskiej funkcji w kosmosie ”, podsumował Sanchez Arriaga.
W tym filmie Gonzalo Sanchez Arriaga wyjaśnia, jak działa system. Jeśli nie mówisz po hiszpańsku, po prostu włącz napisy.
