Διάστημα: Ερευνητές κατασκεύασαν κινητήρα που δουλεύει με ιώδιο – Τι έδειξε η πρώτη δοκιμή

Έναν κινητήρα που χρησιμοποιεί ιώδιο αντί για ξένον δοκίμασαν με επιτυχία για πρώτη φορά ερευνητές στη Γαλλία, οι οποίοι ασχολούνται με τα συστήματα προώθησης στο Διάστημα. Πρόκειται για έναν μικρό δορυφόρο CubeSat βάρους 20 κιλών σε τροχιά, ο οποίος έχει τη δυνατότητα ελιγμών. 

Είναι η πρώτη φορά που επιβεβαιώνεται ότι το ιώδιο αποτελεί μια βιώσιμη εναλλακτική λύση σε σχέση με το έως τώρα ευρέως χρησιμοποιούμενο ξένον, το οποίο είναι πιο ακριβό και πιο δύσκολο στην αποθήκευσή του. Το επίτευγμα, που χαρακτηρίστηκε «ιστορικό», μπορεί να οδηγήσει σε νέα πιο αποτελεσματικά, ηλεκτρικά συστήματα προώθησης συσκευών στο Διάστημα που θα βασίζονται στο ιώδιο ως εναλλακτικό «καύσιμο».

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Ντμίτρο Ραφάλσκιι της γαλλικής εταιρείας ThrustMe, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», ανακοίνωσαν ότι πραγματοποίησαν επιτυχώς μια δοκιμή με ένα μικρό δορυφόρο CubeSat βάρους 20 κιλών σε τροχιά, ο οποίος ήταν εφοδιασμένος με ένα σύστημα προώθησης με βάση το ιώδιο, που του επέτρεψε να κάνει διάφορους ελιγμούς στο διάστημα.

We are excited to announce that the results of our world-first demonstration of an iodine electric propulsion system in space have been published in the leading scientific journal @Nature !

Find out more in our press-release:https://t.co/2EaeYtv8nb pic.twitter.com/bA9FQD86bM

— ThrustMe (@ThrustMe_) November 18, 2021

Η πρόωση αποτελεί ένα σημαντικό υποσύστημα που χρειάζονται πολλοί δορυφόροι για να εκτελούν μανούβρες στο διάστημα, όπως την αποφυγή συγκρούσεων ή τον «εκτροχιασμό» τους στο τέλος της ζωής τους. Η ηλεκτρική πρόωση χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να δημιουργήσει ώθηση από ένα προωθητικό καύσιμο.

Τα συστήματα ηλεκτρικής πρόωσης, όπως οι κινητήρες ιόντων, αποτελούν ελκυστική επιλογή χάρη στη μεγάλη αποδοτικότητά τους σε επίπεδο κατανάλωσης καυσίμων. Τέτοια συστήματα συνήθως χρησιμοποιούν ένα προωθητικό υλικό που μεγιστοποιεί την αποδοτικότητά τους. Αυτό μέχρι στιγμής είναι σχεδόν αποκλειστικά το ευγενές αέριο ξένον και σε πολύ μικρότερο βαθμό το κρυπτόν.

Όμως το ξένον είναι σπάνιο (λιγότερο από ένα μέρος ανά 10 εκατομμύρια στην ατμόσφαιρα), είναι ακριβό (κοστίζει περίπου 3.000 δολάρια ανά κιλό), απαιτεί αποθήκευση σε συνθήκες υψηλής πίεσης και η εμπορική παραγωγή του για το διάστημα είναι περιορισμένη, καθώς το ξένον χρειάζεται και σε άλλες εφαρμογές (ιατρική, φωτισμός, ημιαγωγοί κ.α.).

Έτσι, η διαστημική βιομηχανία αναζητά μια εναλλακτική λύση, που να είναι φθηνότερη, πιο άφθονη και να μπορεί να αποθηκευθεί χωρίς πίεση σε στερεά μορφή αντί για αέρια. Το ιώδιο προβάλλει πλέον ως μια πιθανή εναλλακτική, καθώς, πέραν των άλλων πλεονεκτημάτων του, παρέχει υψηλότερη αποδοτικότητα από ό,τι το ξένον, όπως έδειξαν τα τεστ.

Εκτιμάται ότι περισσότεροι από 24.000 δορυφόροι θα εκτοξευθούν μέσα στην επόμενη δεκαετία και οι περισσότεροι θα χρειάζονται συστήματα ηλεκτρικής πρόωσης. Θεωρείται δεδομένο ότι η ζήτηση προωθητικών καυσίμων από τη διαστημική βιομηχανία θα ξεπεράσει την προσφορά τα επόμενα χρόνια, συνεπώς θεωρείται ζωτικό να βρεθεί ένα κατάλληλο καύσιμο για μαζική χρήση. Το ιώδιο μελετάται από πανεπιστήμια, εταιρείες και διαστημικές υπηρεσίες εδώ και τουλάχιστον 20 χρόνια, αλλά έως τώρα κανένα σύστημα πρόωσης με ιώδιο δεν είχε δοκιμαστεί στο διάστημα.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι το ιώδιο πρέπει να εισαχθεί ευρύτερα στη διαστημική βιομηχανία και να αξιοποιηθεί σε μια μεγάλη γκάμα διαστημικών αποστολών. Μεταξύ άλλων, επιτρέπει σημαντική σμίκρυνση μεγέθους και απλοποίηση στα συστήματα πρόωσης, κάτι χρήσιμο ιδίως για τους δορυφόρους.

Όπως δήλωσε ο Ραφάλσκιι, που είναι επικεφαλής τεχνολογίας και συνιδρυτής της εταιρείας, η οποία ιδρύθηκε το 2017 κοντά στο Παρίσι, «η ThrustMe έχει αναπτύξει ένα επαναστατικό σύστημα προώθησης με έναν κινητήρα ιόντων και ιωδίου, τον ΝΡΤ30-Ι2, που περιλαμβάνει όλα τα αναγκαία υποσυστήματα και χωράει σε ένα χώρο περίπου 10 κυβικών εκατοστών». Η σύγκρισή του με το ξένον δείχνει ότι το ιώδιο προσδίδει μια αύξηση αποδοτικότητας σχεδόν 50%, όσον αφορά την αναλογία πρόωσης/χρησιμοποιούμενου καυσίμου.

Το πρωτότυπο αυτό σύστημα ενσωματώθηκε στον δορυφόρο Beihangkongshi-1 της Spacety, ο οποίος εκτοξεύθηκε στο διάστημα με τον κινεζικό πύραυλο Long March 6 πριν ένα χρόνο. Έκτοτε η ThrustMe ανέλυσε προσεκτικά τη λειτουργία του συστήματος πρόωσης με ιώδιο, επιβεβαιώνοντας τη μεγάλη αποτελεσματικότητά του.

Με πληροφορίες από ΑΠΕ-ΜΠΕ