Primul propulsor de rachetă care foloseşte aerul drept combustibil

Cercetătorii au realizat un propulsor de rachetă care utilizează aerul în loc de combustibil și care ar putea echipa sateliții aflaţi pe o orbită joasă în jurul Pământului.

Noul propulsor colectează, comprimă, încarcă electric și apoi evacuează moleculele de aer, eliminând astfel necesitatea utilizării combustibilului chimic. Pentru funcţionare, propulsorul necesită o anumită cantitate de electricitate, care poate fi obţinută de la Soare cu ajutorul unor panouri fotovoltaice.

Conform testelor de laborator, efectuate la sol de către o echipă de cercetători din cadrul Agenției Spațiale Europene (ESA-European Space Agency), noul propulsor ar putea fi utilizat de către o „nouă clasă de sateliți” care ar putea funcţiona cu ajutorul acestuia timp de ani de zile în jurul unor planete precum Pământul sau Marte.

Sateliții ar putea utiliza propulsorul pe bază de aer. Credit: ESA

„Acest rezultat înseamnă că propulsia electrică bazată pe aer nu mai este, pur și simplu, o teorie, ci un concept funcţional ce poate fi dezvoltat pentru a sta la baza unei noi clase de misiuni spaţiale”, a declarat Louis Walpot, unul dintre cercetătorii ESA.

ESA s-a ocupat de acest subiect mai mult de un deceniu. Satelitul GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) al ESA, destinat cartografierii câmpului gravitaţional al Pământului, a funcționat mai mult de 5 ani cu ajutorul unui tip similar de propulsor, deși acesta a folosit și 40 de kilograme de xenon ca agent de propulsie.

În prezent ESA studiază modul prin care poate înlocui xenonul cu aer. Chiar dacă în spaţiul cosmic nu există molecule de aer, acestea pot fi colectate, într-o cantitate suficient de mare, din regiunile exterioare ale atmosferei pentru a fi utilizate de sateliţii aflaţi pe o orbită terestră joasă (în engleză Low Earth Orbit, prescurtat LEO).

Aceste zone exterioare ale atmosferei încetinesc treptat sateliţii, astfel încât traiectoria acestora trebuie corectată, din când în când, prin utilizarea unor propulsoare.

Pentru realizarea propulsoarelor pe bază de aer cercetătorii au căutat o modalitate eficientă de a colecta și de a comprima moleculele de aer, încărcarea electrică și ionizarea fiind, de asemenea, esențiale pentru obţinerea accelerației necesare funcţionării acestui tip de propulsor.

„Cercetătorii au simulat pe computer comportamentul particulelor de aer pentru a modela diferite soluţii de admisie. Un test practic a fost esenţial pentru a cunoaşte dacă soluţia constructivă pentru admisie, rezultată pe baza simulărilor computerizate, poate fi utilizată într-adevăr pentru propulsor.

În loc să măsurăm, pur și simplu, densitatea moleculelor de aer din colector pentru a verifica soluţia constructivă pentru admisie, am decis să utilizăm un propulsor electric. În acest fel am demonstrat că putem colecta și comprima moleculele de aer pentru a asigura funcţionarea propulsorului și am reușit să măsurăm forța de propulsie reală”, a declarat Walpot.

Funcţionarea propulsorului pe bază de aer. Credit: ESA

Cercetătorii au efectuat un test, în Italia, utilizând o cameră de vid și un propulsor pentru a simula mediul din atmosfera Pământului de la o altitudine de 200 de kilometri și deplasarea unui satelit cu o viteză de 7,8 kilometri pe secundă.

Pentru testarea propulsorului nu s-au folosit componente complexe, doar o sursă de electricitate pentru încărcarea electrică, accelerarea și evacuarea moleculelor.

Propulsorul de rachetă a fost testat cu xenon, apoi cu un amestec de azot-oxigen și, în final, numai cu molecule de aer atmosferic.

Mai sunt multe lucruri de făcut înainte ca un astfel de sistem să poată fi montat pe un satelit, dar s-a dovedit că un astfel de propulsor este realizabil.

Principala problemă în legătură cu motorul de rachetă chimic este aceea că combustibilul chimic trebuie încărcat la bordul rachetelor, ceea ce măreşte masa rachetelor și costul misiunii spațiale.

Acesta este motivul pentru care cercetătorii încearcă să găsească soluţii alternative de propulsie, iar în prezent avem un sistem eficient de propulsie, destinat sateliţilor, care funcţionează numai cu aer şi electricitate.

Sursă: Science Alert