Els propulsors elèctrics que utilitzen iode com a propulsor podrien arribar aviat a moltes naus espacials.
Un nou propulsor elèctric que llança iode ha estat provat amb èxit en òrbita, una fita que podria ajudar a aconseguir motors molt més petits, senzills, barats i de més rendiment per a satèl·lits i naus espacials, segons informa un nou estudi.
Clic per engrandir. Vista cap avall d'un model de vol amb el sistema de propulsió elèctrica
de iode NPT30-I2 disparant en una càmera de buit. (Crèdit: ThrustMe)
Els coets convencionals utilitzen reaccions químiques per impulsar la propulsió. En contrast, els propulsors elèctrics produeixen empenta mitjançant l'ús d'energia elèctrica per accelerar propulsors com a ions carregats elèctricament lluny d'una nau espacial.
La propulsió elèctrica genera molta menys embranzida que els coets químics, per la qual cosa és massa feble per llançar una nau espacial des de la superfície de la Terra. Però els propulsors elèctrics són molt eficients en la producció d'empenta, atesa la petita quantitat de propulsor que porten. Això els fa molt útils per a les naus espacials que ja són a l'espai.
Actualment, el gas xenó és el preferit per als propulsors elèctrics. Tot i això, el xenó és escàs, ja que constitueix menys d'una part per cada 10 milions a l'atmosfera terrestre. També és car, ja que costa uns 3.000 dòlars per 1 quilo. A més, el gas requereix voluminosos tancs pressuritzats, així com complexes xarxes de canonades, vàlvules i bombes per transportar-lo per un sistema de propulsió.
Una possible alternativa al xenó que els investigadors han explorat els darrers 20 anys és el iode, el mateix element que sovint s'envasa amb la sal de taula i s'utilitza com a antisèptic. El iode és més barat i abundant que el xenó i es pot emmagatzemar sense pressió com un sòlid que es transforma directament en gas quan s'escalfa, cosa que permet una miniaturització i simplificació significatives. Investigacions anteriors han demostrat que els propulsors elèctrics que utilitzen iode poden ser més eficients. Ara els científics han llançat per primer cop a l'espai un propulsor elèctric a força de iode i han demostrat que pot ajudar a propulsar una nau espacial en òrbita. que els que fan servir xenó en proves a terra.
Tot i això, el iode presenta els seus propis desafiaments quan es tracta de la propulsió. Per exemple, el iode és molt corrosiu, fet que suposa un perill potencial per a l'electrònica i altres sistemes a bord de les naus espacials. A més, les vibracions durant el llançament i el moviment de la nau una vegada en òrbita poden fer que el iode sòlid es trenqui a trossos, cosa que pot danyar el sistema de propulsió, entre d'altres problemes.
Ara els científics han llançat per primer cop a l'espai un propulsor elèctric a força de iode i han demostrat que pot ajudar a propulsar una nau espacial en òrbita.
Clic per engrandir. Vista lateral d'un model de vol del sistema de propulsió elèctrica de
iode NPT30-I2 disparant en una càmera de buit. (Crèdit de la imatge: ThrustMe)
"Demostrem que el iode es pot utilitzar amb seguretat a l'espai, aportant una opció per als sistemes de propulsió a bord fins i tot de les naus espacials més petites", va dir l'autor principal de l'estudi, Dmytro Rafalskyi, director tècnic i cofundador de l'empresa de propulsió espacial ThrustMe, que té la seu a prop de París.
El nou propulsor elèctric, el NPT30-I2 de ThrustMe, cap en un sol paquet d'uns 10x10x10 centímetres mida i uns 1,2 kg de massa. Va servir com a sistema de propulsió per a un cubesat de 44 lliures (20 kg), el satèl·lit Beihangkongshi-1 operat per la companyia de satèl·lits xinesa Spacety, que es va llançar a l'espai en un coet Long March 6 el 6 de novembre de 2020.
Les estacions de radar a terra van confirmar que el NPT30-I2 va ajudar el satèl·lit en miniatura a maniobrar en òrbita. En total, el nou propulsor va emetre glopades de iode que van augmentar l'altitud del cubesat en més de 3 quilòmetres.
Les noves troballes demostren que el iode no només és un propulsor viable, sinó que a més pot aconseguir una propulsió gairebé un 50% més eficient que el xenó, degut a factors com que el iode és més fàcil d'electrificar que el xenó. L'empresa ha obert una línia de producció per a aquests nous propulsors i ja n'ha lliurat més de 10 a fabricants de satèl·lits de tot el món, va dir Rafalskyi.
"El nostre equip, format per uns 10 enginyers i alguns doctors, ha aconseguit una cosa que ha estat un somni de la comunitat de la propulsió durant dècades", va dir Rafalskyi.
Clic per engrandir. Imatge del NPT30-I2. Crèdit: ThrustMe
Per fer front al problema de la corrosió, els científics van desenvolupar ceràmiques i polímers per protegir els components metàl·lics del satèl·lit. Per evitar que el iode es trenqui, el van reforçar incrustant els vidres de iode en un bloc de ceràmica porosa.
"Som pioners en l'ús del iode, però això no vol dir que no animem els altres a passar-se a aquest propulsor", va dir Rafalskyi. "Som molt oberts pel que fa als resultats de les nostres investigacions, i esperem veure com cada cop més fabricants de propulsors es passen al iode".
El nou propulsor podria ajudar els petits satèl·lits i les grans xarxes de satèl·lits, com la megaconstel·lació Starlink de SpaceX, a fer maniobres a l'espai, com evitar col·lisions, mantenir-se en òrbita i canviar d'una òrbita a una altra.
"Actualment, la majoria dels satèl·lits més petits no tenen cap opció de propulsió degut a la complexitat, el cost i els riscos associats a l'ús de sistemes de propulsió estàndard", va dir Rafalskyi. "El iode permet una potent propulsió fins i tot per als satèl·lits més petits a causa de les propietats inherents al iode. La maniobrabilitat a l'espai es fa accessible a qualsevol usuari, incloses les universitats i les petites empreses emergents".
"En el futur, els investigadors volen ampliar la seva investigació per abastar grans satèl·lits en òrbita terrestre, així com missions a l'espai profund", va dir Rafalskyi.
Els científics detallen les seves troballes al número del 18 de novembre de la revista Nature.
Ho he vist aquí.
