Winzige Satelliten, die nicht viel größer als ein Zauberwürfel sind, werden routinemäßig in den Weltraum geschickt, um eine Reihe von Forschungs- und Wartungsaufgaben auszuführen. Dieses einzigartige Antriebssystem soll sie weiter als je zuvor senden.
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CubeSats: Tiny Modular Research Vessels
CubeSat-Startinitiative der NASA CSLI ermöglicht Forschern und Bildungseinrichtungen die Durchführung von Weltraumforschung.Diese winzigen Satelliten, 100 Millimeter von einer Seite entfernt, wiegen weniger als 1,5 Kilogramm und können alles von strukturellen Reparaturen im Orbit bis zur Katastrophenüberwachung ausführen.
Aufgrund ihrer geringen Abmessungen muss das zum Herumfahren von CubeSats erforderliche Antriebssystem entsprechend klein und leicht sein. Herkömmliche chemische Kraftstoffe sind schwer, sperrig und hochexplosiv. MIT hat das Scalable-Ionen-Elektrospray-Antriebssystem S-iEPS hergestellt, ein kompaktes und effizientes Triebwerkssystem für diese Nanosatelliten.
Skalierbares Ionen-Elektrospray-Antriebssystem S-iEPS
S-iEPS besteht aus winzigen Triebwerksmodulen, die eine Reihe von Hunderten von Emittern enthalten, mit denen Ionen aus mikroskopischen Öffnungen bei in Nanonewton gemessenen Kräften beschleunigt werden. Obwohl dies eine unglaublich kleine Kraft ist, kann die kombinierte Leistung einer Gruppe von Modulen beeindruckende Ergebnisse liefern.Mit knapp 150 Gramm Kraftstoff könnte ein CubeSat von einer niedrigen Erdumlaufbahn von weniger als 2.000 Kilometern bis zu einer geosynchronen Umlaufbahn von 36.000 Kilometern und darüber hinaus gefahren werden. Dieses Kraftstoffvolumen lässt im CubeSat noch viel Platz für lebenswichtige StoffeForschungsausrüstung.
Ionenmotoren haben keine beweglichen Teile und ziehen über Kapillarwirkung eine ionische Flüssigkeit zu den Emittern auf. Hier werden Ionen durch ein elektrisches Feld beschleunigt, das nur 5 Watt Strom aus Batterien benötigt, die von Sonnenkollektoren aufgeladen werden. Der Schub hängt davon abdie Konzentration der Emitter auf dem Modul; über 400 Emitter pro Quadratzentimeter.
Paulo Lozano Associate Professor für Luft- und Raumfahrt am MIT, leitet das Forschungsteam, das S-iEPS entwickelt. In einem Interview mit ASME , sagte er, 'Sie produzieren wenig Kraft, aber weil sie lange feuern können, beschleunigen Sie das Raumschiff auf eine Geschwindigkeit, die mit einem chemischen Motor nicht zu erreichen wäre. Das ist ein großer Wert.'
S-iEPS ist im Vergleich zu Plasmaionenmotoren günstig, die zwar einen größeren Schub liefern, aber für CubeSat-Anwendungen zu komplex sind, um sie zu miniaturisieren. 'Sie haben einen Schub, der um eine Größenordnung höher ist als der, den wir jetzt haben. Wenn Sie wolltenWenn Sie unser Triebwerk durch unser ersetzen, benötigen Sie eine Fläche, die etwa zehnmal größer ist “, berichtete Lozano. ASME .
S-iEPS im Weltraum
Die Größe und Langlebigkeit von Ionen-Elektrospray-Motoren ermöglicht eine größere Bandbreite möglicher Anwendungen. Vorgeschlagene Missionen umfassen die Wartung, Inspektion und Reparatur von Strukturen im Orbit, die Anpassung größerer Satellitenbahnen und die Beseitigung von Weltraummüll.
Die Kommerzialisierung von S-iEPS läuft derzeit über Accion Systems Implementierung der Serienfertigung, um die Weltraumforschung billiger und zugänglicher zu machen.
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Via : ASME
Geschrieben von Jody Binns