Μερικά από τα καλύτερα πράγματα στην επιστήμη είναι κομψά και απλά. Ένα νέο σύστημα προώθησης που αναπτύσσεται στην Ισπανία είναι και τα δύο αυτά πράγματα, και θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση ενός αυξανόμενου προβλήματος με τους δορυφόρους της Γης: τον πολλαπλασιασμό των διαστημικών σκουπιδιών.
Ερευνητές στο Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) και στο Universidad Politécnica de Madrid (UPM) στην Ισπανία κατοχυρώνουν δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ένα νέο σύστημα πρόωσης για δορυφόρους σε τροχιά που δεν χρησιμοποιούν κανένα προωθητικό ή αναλώσιμο. Το σύστημα είναι βασικά ένας σύνδεσμος, με τη μορφή ταινίας αλουμινίου μήκους δύο χιλιομέτρων και πλάτους δύο ιντσών, που βγαίνει από τον δορυφόρο. Οι ερευνητές το αποκαλούν διαστημικό γραβάτα.
«Αυτή είναι μια αναστατωτική τεχνολογία, διότι επιτρέπει σε κάποιον να μετατρέψει την τροχιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια και αντίστροφα χωρίς τη χρήση αναλώσιμου τύπου». - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
Ο ελαφρύς διαστημικός δεσμός τυλίγεται κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης και μόλις ο δορυφόρος βρίσκεται σε τροχιά, αναπτύσσεται. Μόλις αναπτυχθεί, η ταινία μπορεί είτε να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε ώθηση, είτε να ωθήσει σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι Ισπανοί ερευνητές πίσω από αυτό λένε ότι οι διαστημικοί δεσμοί θα χρησιμοποιηθούν σε ζεύγη.
Το σύστημα βασίζεται σε αυτό που ονομάζεται πρόσδεση "low-work-function". Μια ειδική επίστρωση στο δέσιμο έχει βελτιωμένες ιδιότητες εκπομπής ηλεκτρονίων κατά τη λήψη ηλιακού φωτός και θερμότητας. Αυτές οι ειδικές ιδιότητες το επιτρέπουν να λειτουργεί με δύο τρόπους. «Αυτή είναι μια αναστατωτική τεχνολογία, διότι επιτρέπει σε κάποιον να μετατρέψει την τροχιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια και αντίστροφα χωρίς να χρησιμοποιεί οποιοδήποτε είδος αναλώσιμου», δήλωσε ο Gonzalo Sánchez Arriaga, Ramón y Cajal ερευνητής στο Τμήμα Μηχανικών Βιομηχανικής και Αεροδιαστημικής στο UC3M.
Καθώς ένας δορυφόρος χάνει το υψόμετρο και πλησιάζει τη Γη, ο σύνδεσμος μετατρέπει αυτή την ώθηση που προκαλείται από τη βαρύτητα σε ηλεκτρισμό για τη χρήση των συστημάτων διαστημικών σκαφών. Όταν πρόκειται για εγκαταστάσεις σε τροχιά όπως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS), αυτό το σύστημα πρόσδεσης θα μπορούσε να λύσει ένα ενοχλητικό πρόβλημα. Κάθε χρόνο ο ISS πρέπει να καίει μια σημαντική ποσότητα προωθητικού για να διατηρήσει την τροχιά του. Η πρόσδεση μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό καθώς κινείται πιο κοντά στη Γη και αυτή η ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να αντικαταστήσει το προωθητικό. «Με μια λειτουργία πρόσδεσης χαμηλής εργασίας και την ενέργεια που παρέχεται από το ηλιακό πάνελ του ISS, η ατμοσφαιρική αντίσταση θα μπορούσε να αντισταθμιστεί χωρίς τη χρήση προωθητικού», δήλωσε ο Arriaga.
"Σε αντίθεση με τις τρέχουσες τεχνολογίες πρόωσης, η λειτουργία πρόσδεσης χαμηλής εργασίας δεν χρειάζεται προωθητικό και χρησιμοποιεί φυσικούς πόρους από το διαστημικό περιβάλλον, όπως το γεωμαγνητικό πεδίο, το ιονοσφαιρικό πλάσμα και την ηλιακή ακτινοβολία." - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
Για δορυφόρους με άφθονη ενσωματωμένη ισχύ, ο σύνδεσμος θα λειτουργεί αντίστροφα. Θα χρησιμοποιούσε ηλεκτρισμό για να παρέχει ώθηση στο διαστημικό σκάφος. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τους δορυφόρους κοντά στο τέλος της επιχειρησιακής τους ζωής. Αντί να εξασθενίζει σε τροχιά για μεγάλο χρονικό διάστημα ως διαστημικά σκουπίδια, ο εγκαταλελειμμένος δορυφόρος θα μπορούσε να αναγκαστεί να εισέλθει ξανά στην ατμόσφαιρα της Γης όπου θα έκαιγε ακίνδυνα.
Το σύστημα διαστημικής ισοπαλίας βασίζεται σε αυτό που ονομάζεται Lorentz drag. Το Lorentz drag είναι ένα ηλεκτροδυναμικό αποτέλεσμα. (Οι λάτρεις της ηλεκτροδυναμικής μπορούν να το διαβάσουν εδώ). Δεν θα το πάω πολύ βαθιά γιατί δεν είμαι φυσικός, αλλά οι Ισπανοί ερευνητές προτείνουν ότι η έλξη του Lorentz μπορεί εύκολα να παρατηρηθεί παρακολουθώντας έναν μαγνήτη να πέφτει μέσα από ένα χαλκό σωλήνα . Εδώ είναι ένα βίντεο.
Οι διαστημικοί οργανισμοί έχουν δείξει ενδιαφέρον για την πρόσδεση χαμηλής λειτουργίας και η ισπανική ομάδα δίνει τη γνώμη σε ειδικούς στις ΗΠΑ, την Ιαπωνία και την Ευρώπη. Το επόμενο βήμα είναι η κατασκευή πρωτοτύπων. «Η μεγαλύτερη πρόκληση είναι η κατασκευή του, διότι η πρόσδεση πρέπει να συγκεντρώνει πολύ συγκεκριμένες ιδιότητες εκπομπής οπτικών και ηλεκτρονίων», λέει ο Sánchez Arriaga.
Το ισπανικό Υπουργείο Οικονομίας, Βιομηχανίας και Ανταγωνιστικότητας χορήγησε στην ισπανική ομάδα επιχορήγηση για τη διερεύνηση υλικών για το σύστημα. Η ομάδα έχει επίσης υποβάλει πρόταση στην κοινοπραξία της Ευρωπαϊκής Επιτροπής για τις μελλοντικές και αναδυόμενες τεχνολογίες (FET-Open) για χρηματοδότηση. «Το έργο FET-OPEN θα ήταν θεμελιώδες, διότι εξετάζει την κατασκευή και τον χαρακτηρισμό του πρώτου πρόσδεσης χαμηλής λειτουργίας και την ανάπτυξη ενός κιτ deorbit με βάση αυτήν την τεχνολογία που θα δοκιμαστεί σε μια μελλοντική διαστημική αποστολή. Εάν χρηματοδοτηθεί, θα αποτελούσε ένα βήμα για το μέλλον των χαμηλών εργασιών λειτουργιών στο διάστημα »κατέληξε ο Sanchez Arriaga.
Σε αυτό το βίντεο, ο Gonzalo Sanchez Arriaga εξηγεί πώς λειτουργεί το σύστημα. Εάν δεν μιλάτε ισπανικά, απλώς ενεργοποιήστε τους υπότιτλους.
