Xenon-angetriebenes Triebwerk in Aktion NASA Jet Propulsion Laboratory/ Wikimedia Commons
Ein Forscherteam hat möglicherweise die schwer fassbare Komponente gefunden, um den elektrischen Antrieb in naher Zukunft mehr Mainstream zu machen. Interessanterweise handelt es sich bei der Komponente nicht um ein Seltenerdmineral, sondern um ein übliches Nahrungsergänzungsmittel, Jod. Ein kleiner Satellit wurde zuletzt in die Umlaufbahn gebrachtJahr, unter Verwendung von Jod als Treibmittel, laut diesem Papierveröffentlicht in Nature heute.
Traditionell wurden Chemikalien als Treibstoffe für Raumfahrzeuge verwendet. Laut der Europäische Weltraumorganisation, elektrischer Antrieb, bei dem elektrische Energie verwendet wird, um den Treibstoff zu beschleunigen, ist eine viel effizientere Art des Antriebs, da er eine geringere Treibstoffmasse verwendet und ihn bis zu zwanzigmal schneller auswerfen kann. Dies kann die Masse des Treibstoffraumfahrzeugs akut reduzierenzum Anheben der Umlaufbahn und für andere solche Manöver mitnehmen, wodurch die Kosten für den Startpreis dieser Fahrzeuge weiter gesenkt werden.
Diese Antriebsmethode wird hauptsächlich für Satelliten verwendet, die für Anwendungen wie Erdbeobachtung, Navigation und Telekommunikation verwendet werden. Derzeit ist jedoch Xenon der bevorzugte Treibstoff, ein Inertgas, das in Spuren auf dem Planeten vorkommt. ManchmalKrypton wurde auch verwendet.
Michael Tate, Mitbegründer und COO von Infinite Composites, einem Unternehmen, das Druckbehälter zur Aufnahme von Treibmitteln herstellt, sagte: "Krypton und Xenon haben eine sehr hohe Dichte. Ihr Druck reicht typischerweise von 3000 psi 200 bar bis 5000 psi 350 bar, was ideal für elektrische Antriebssysteme ist, da es darum geht, so viel Masse wie möglich hinter sich zu „werfen“."
Abgesehen davon, dass die kommerzielle Produktion des Treibstoffs nicht nur selten ist, ist sie eine teure Angelegenheit und auf lange Sicht nicht nachhaltig. Ein kollaboratives Forscherteam bestehend aus dem französischen Raumfahrtunternehmen ThrustMe und den technischen Experten von Die Nanyang Technological University in Singapur verwendete stattdessen Jod.
Laut ThrustMes Website kann Jod als fester Brennstoff im Raumfahrzeug gespeichert werden, im Gegensatz zu Xenon, das unter Druck gesetzt werden muss. Wenn eine moderate Temperatur angewendet wird, sublimiert das Halogenelement – wird in seine gasförmige Form umgewandelt und überspringt die flüssige Phase vollständigDies macht es ideal für Anwendungen, bei denen unter Druck stehende Gase benötigt werden.
Am 6. November 2020 verwendete ThrustMe Jod als Treibmittel auf einem 44 Pfund 20 kg schweren CubeSat und führte Manöver durch, um es in seine Umlaufbahn zu bringen. Das Nature-Papier bestätigt nicht nur die Verwendung von Jod als Treibmittel, sondern behauptet auch, dasses hat eine höhere Ionisationseffizienz.
"Die Ionisierungseffizienz bezieht sich darauf, wie effizient Energie verwendet werden kann, um Treibmittel in das Plasma zu ionisieren, das letztendlich aus dem Raumfahrzeug ausgestoßen wird", sagte Dr. Natalya Bailey, Mitbegründer von Accion Systems das bietet elektrischer Antrieb Systeme für Satelliten mit proprietären Ionen-Elektrospray-Triebwerken.
István Lörincz, Präsident und Mitbegründer von Morpheus Space, das von künstlicher Intelligenz angetriebene Satellitenantriebssysteme anbietet, fügt hinzu: „Je höher diese Effizienz ist, desto weniger Treibstoff und elektrische Energie werden benötigt, um die Antriebssysteme zu betreiben, was zu kleineren Tanks, SolarPanels und Batterien, was zu billigeren Satelliten führt und billigere Raketenstarts."
Dies ist auch die Behauptung der Autoren in der Veröffentlichung, dass die Verwendung von Jod als Treibmittel Satellitensysteme kleiner, einfacher, einfacher zu installieren und nach ihrer Lebensdauer zu entsorgen machen kann. Jod ist viel billiger in der Herstellung und in größeren Mengen vorhanden alsXenon auf der Erde. Es gibt jedoch auch einige Nachteile.
Wie Dr. Bailey betont: „Treibstoffe wie Jod müssen vor der Verwendung erhitzt werden, was zu Aufwärm- und Abkühlzeiten führt. Auf einer größeren Ebene sind elektrische Antriebssysteme energieintensiv und verbieten den Schub und die Verwendung von Satellitengleichzeitig ihre primären Nutzlasten. Dies führt zu erheblichen Ausfallzeiten, in denen Satelliten ihre beabsichtigte Mission nicht erfüllen können."