Nogle af de bedste ting i videnskaben er elegante og enkle. Et nyt fremdrivningssystem, der udvikles i Spanien, er begge disse ting, og det kan hjælpe med at løse et voksende problem med Jordens satellitter: spredning af rumskrot.
Forskere ved Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) og Universidad Politécnica de Madrid (UPM) i Spanien patenterer en ny type fremdrivningssystem til bane rundt om satellitter, der ikke bruger nogen drivmiddel eller forbrugsstoffer. Systemet er dybest set et bindemiddel i form af et aluminiumsbånd et par kilometer langt og et par inches bredt, der løber ud fra satellitten. Forskerne kalder det et rumslips.
”Dette er en forstyrrende teknologi, fordi den tillader en at omdanne orbitalenergi til elektrisk energi og vice versa uden at bruge nogen form for forbrugsstoffer”. - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
Det lette rumslips rulles sammen under lanceringen, og når satellitten først er i kredsløb, er den installeret. Når båndet er installeret, kan det enten konvertere elektricitet til tryk eller skyde til elektricitet. De spanske forskere bag dette siger, at rumbåndene vil blive brugt parvis.
Systemet er baseret på det, der kaldes en “lav-arbejde-funktion” -bindemet. En speciel belægning på bindemidlet har forbedrede elektronemissionsegenskaber ved modtagelse af sollys og varme. Disse specielle egenskaber gør det muligt for det at fungere på to måder. ”Dette er en forstyrrende teknologi, fordi den tillader en at omdanne orbitalenergi til elektrisk energi og vice versa uden at bruge nogen form for forbrugsstoffer,” sagde Gonzalo Sánchez Arriaga, forsker i Ramón y Cajal ved Bioingeniør og aerospace Engineering Department ved UC3M.
Når en satellit mister højden og kommer tættere på Jorden, konverterer bindemidlet den tryk-forårsaget-af-tyngdekraft til elektricitet, som rumfartøjssystemerne kan bruge. Når det kommer til banebrydende faciliteter som International Space Station (ISS), kan dette tether-system løse et irriterende problem. Hvert år skal ISS brænde en betydelig mængde drivmiddel for at opretholde sin bane. Kedlen kan generere elektricitet, når den bevæger sig tættere på Jorden, og denne elektricitet kan erstatte drivmidlet. "Med en lav-arbejdsfunktion tether og den energi, der leveres af solpanelet i ISS, kunne det atmosfæriske træk kompenseres uden brug af drivmiddel", sagde Arriaga.
"I modsætning til de nuværende fremdrivningsteknologier, kræver den lavt arbejde funktionsbindemiddel ingen drivmiddel, og den bruger naturressourcer fra rummiljøet som det geomagnetiske felt, det ionosfæriske plasma og solstrålingen." - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
For satellitter med rigelig strøm ombord, ville bindemaskinen fungere i omvendt retning. Det ville bruge elektricitet til at levere tryk til rumfartøjet. Dette er især nyttigt for satellitter nær slutningen af deres driftslevetid. I stedet for at sænke i kredsløb i lang tid som rumskrot, kunne den forladte satellit blive tvunget til at komme ind igen i Jordens atmosfære, hvor den ville brænde ufarligt.
Space-tie-systemet er baseret på det, der kaldes Lorentz-træk. Lorentz træk er en elektrodynamisk effekt. (Elektrodynamiske entusiaster kan læse alt om det her.) Jeg vil ikke gå for dybt ind i det, fordi jeg ikke er fysiker, men de spanske forskere antyder, at Lorentz-træk let kan observeres ved at se en magnet falde gennem et kobberrør . Her er en video.
Rumorganisationer har vist interesse for lavt arbejde-funktionen, og det spanske team får ordet ud til eksperter i USA, Japan og Europa. Det næste trin er fremstilling af prototyper. ”Den største udfordring er dens fremstilling, fordi bindemidlet skal samle meget specifikke optiske egenskaber og elektronemissionsegenskaber,” siger Sánchez Arriaga.
Det spanske ministerium for økonomi, industri og konkurrenceevne har tildelt det spanske team et tilskud til at undersøge materialer til systemet. Holdet har også sendt et forslag til Europa-Kommissionens fremtid og Emerging Technologies (FET-Open) konsortium til finansiering. ”FET-OPEN-projektet ville være grundlæggende, fordi det overvejer fremstilling og karakterisering af den første lav-arbejdsfunktion og udviklingen af et deorbit-sæt baseret på denne teknologi, der skal testes på en fremtidig rummission. Hvis det finansieres, ville det være et springbræt mod fremtiden for lavt arbejde-funktion tethers i rummet ”konkluderede Sanchez Arriaga.
I denne video forklarer Gonzalo Sanchez Arriaga, hvordan systemet fungerer. Hvis du ikke taler spansk, skal du bare tænde undertekster.
