211service.com
Ångdrivna rymdfarkoster kan sätta igång asteroidutforskningen
ROBOTIK FÖR HONGBI Honeybee robotik
När idén om asteroidbrytning först blomstrade, pratade många av de inblandade företagen om att använda vattenbaserade bränslen för att driva sina rymdfarkoster. Tanken var att is fanns så rikligt på asteroider att den kunde brytas ner till väte och syre för att göra ett mer effektivt bränsle. Detta skulle vara ett billigt sätt att förlänga varje uppdrags liv.
Men eftersom de mest framstående asteroidgruvföretagen kämpade för finansiering och så småningom köptes upp, avtog mycket av intresset för vattendrivna rymdfarkoster tillsammans med dem. Nu lyfter ett nytt projekt möjligheten till en ångålder av rymden igen.
Den här artikeln dök först upp i The Airlock, vårt nyhetsbrev för rymdteknik. Du kan registrera dig här – det är gratis!
Förra månaden avtäckte ett team under ledning av University of Central Florida (UCF) en rymdfarkost som kommer att använda vatten för att utforska, snarare än mina, asteroider. Istället för att avsluta uppdraget när enheten tar slut på drivmedel, kommer WINE (World Is Not Enough) farkosten att dra vattendrivmedel direkt från de himlakroppar den besöker. WINE-teamets tillvägagångssätt skiljer sig från den tidigare idén, genom att det skulle använda vatten direkt istället för att bryta ner det till gaser. I teorin är detta billigare och mindre benäget att misslyckas. Vi vill använda resurser som finns, säger Phil Metzger, som leder projektet för UCF. Vi måste gå på lämplig teknik, inte högteknologi.
Efter att ha landat på en isig kropp, en sådan asteroid, kommer WINE att borra in i isen. Den smälter vattnet, fångar upp det och fryser om det inuti rymdfarkostens tank, som tar upp ungefär en tredjedel av dess volym. När den är redo att förbereda för start värmer den upp det frusna vattnet med hjälp av sol- eller kärnkraft under cirka 10 dagar, vilket bygger upp trycket inuti. Sedan, i en skur, släpps trycket som ånga, vilket avfyrar rymdfarkosten till nästa närliggande destination. Konceptet påminner om de som föreslagits av asteroidgruvföretagen Deep Space Industries (DSI) och Planetary Resources. Grant Bonin, tidigare chefsingenjör för DSI, kallade en gång sin prototyp för Prospector-1-farkost en flygande ångkokare.
Ångkraft har redan visat sig vara ett effektivt verktyg i jordens omloppsbana. DSI hade tidigare tillämpat en teknik känd som vattenbaserad elektrotermisk framdrivning (i huvudsak ångkraft) för att utveckla Comet, en enhet som kunde manövrera satelliter i omloppsbana. Bradford Space, som köpte DSI, fortsätter att sälja den. Vid den nyligen genomförda uppskjutningen av SSO-A SmallSat Express förra året var fyra av satelliterna som kopplade till en åktur utrustade med den vattendrivna kometen. DSI:s tidigare konkurrent Planetary Resources föreslog ett liknande koncept, i hopp om att satelliterna skulle kunna fyllas på för alltid med bränsle gjorda av vatten utvunnet från jordnära asteroider, snarare än att avsluta sitt uppdrag när de fick slut på drivmedel.
Komet framdrivningssystem. Bradford Space
Silicon Valley-startupen Momentus försöker också driva vattnets kapacitet i omloppsbana till nästa nivå genom att förvandla det till plasma. De vill få högre prestanda ur vattnet genom att överhetta det till temperaturer nära de som finns på solens yta. Den resulterande kraften skulle användas för att flytta satelliter runt jorden. Företagets första rymdbaserade test av sin elektrotermiska thruster är planerad till i år .
Metzger ser WINE operera i svärmar runt asteroidbältet, leta efter bästa ställen för gruvdrift eller användas för att utöka räckvidden för en planetlandare. I slutet av dagen skulle du få en atlas över solsystemkroppar, säger Kris Zacny, chef för Exploration Technology Group på Honeybee Robotics, som arbetar med UCF.
Att använda ånga på detta sätt är inte särskilt effektivt. I rymden kan vatten dock fylla en specifik nisch. Det är miljövänligt, erbjuder möjlighet till påfyllning av djupa utrymmen och är beprövad här hemma. Den största överklagandet av ångmaskiner är deras enkelhet, säger Alison Dufresne, en rymdframdrivnings- och systemingenjör på Bradford Space. Ångmaskiner har funnits länge. Vi vet hur de fungerar.
I teorin, så länge som WINE har tillgång till sol- eller kärnkraft och vatten, kommer det att kunna utforskas på obestämd tid. Ångkraften ger dock farkosten tillräckligt med kraft för att röra sig i situationer med mycket låg gravitation, vilket betyder att den inte kommer att skjuta i höjden från Jupiter till Mars när som helst snart.
Farkostens gruv- och framdrivningssystem testades framgångsrikt här på jorden förra månaden. Testerna visade att WINE kan skapa tillräckligt med kraft för att hoppa mellan asteroider med vatten utvunnet från modellasteroidmaterial. Det är dock fortfarande långt ifrån en första lansering, även om teamet letar efter partners för att få det att hända. Vi har använt ånga i århundraden, säger Zacny. Utan den hade vi inte varit här just nu. Så ånga kan vara detta första steg för att utforska rymden.