211service.com
Kickstarter-campagne wil kleine satellieten uit de baan om de aarde sturen
Een minisatelliet, niet groter dan een brood, zou zichzelf volgend jaar uit de baan van de aarde kunnen duwen als een crowdfundingscampagne om de ontwikkeling van een klein voortstuwingssysteem te ondersteunen slaagt. Als zulke kleine ruimtevaartuigen ver van de aarde kunnen opereren, kunnen ze op een dag goedkope expedities maken naar asteroïden, Mars en verder.
Ruimtebrood: De weergave van deze kunstenaar toont een CubeSat met drie eenheden en een voortstuwingseenheid.
Interplanetaire ruimtevaartuigen zijn doorgaans groter dan een auto, kosten honderden miljoenen tot miljarden dollars en het duurt vele jaren om ze te ontwikkelen en te lanceren. In de afgelopen jaren hebben onderzoekers nagedacht over het sturen van kleine satellieten, CubeSats genaamd, die de afgelopen tien jaar in een baan om de aarde zijn gelanceerd, voornamelijk door universiteitsteams, verder weg.
Onderzoekers van de Universiteit van Michigan hebben een ontwerp voor een voortstuwingssysteem dat volgens hen klaar is om een CubeSat op expeditie naar de verre ruimte te sturen. Hun campagne op de fondsenwervende site Kickstarter vraagt $ 200.000 om de ontwikkeling te betalen die nodig is om volgend jaar een testlancering te maken.
Sinds 4 juli hebben meer dan 800 mensen meer dan $ 32.000 toegezegd aan het CubeSat Ambipolar Thruster-project. Dat is ver verwijderd van het uiteindelijke doel, maar de campagne lijkt waarschijnlijk te slagen dankzij de interesse van enkele diepgewortelde donoren. We hebben al een paar mensen die contact met ons opnemen en ons vertellen dat ze gewoon de hele zaak willen financieren, zegt teamleider Benjamin Longmier . De onderzoekers uit Michigan hebben ook subsidies aangevraagd bij Amerikaanse overheidsinstanties.
De satelliet kan over een jaar worden gelanceerd, zegt Longmier, en een interplanetaire reis maken nadat hij is getest in een lage baan om de aarde. Het is niet duidelijk hoe lang het zou overleven, maar op de Kickstarter-pagina grapt het team dat over 100 miljoen jaar de kleine sonde zou kunnen worden gevonden en tentoongesteld in een museum in het Alpha Centauri-systeem.
Geen enkele CubeSat heeft eerder de baan om de aarde verlaten, maar het team uit Michigan gelooft dat het voortstuwingssysteem een belangrijke barrière oplost voor goedkopere interplanetaire verkenning. CubeSats zijn gemaakt van een of meer instrumentenkasten van 10 centimeter breed en liften mee naar een baan met grotere, duurdere ruimtevaartuigen. Dat beperkt de soorten aandrijfsystemen die op een CubeSat kunnen worden geïnstalleerd. Gemeenschappelijke systemen die explosieve chemicaliën of gassen onder hoge druk gebruiken om stuwkracht te produceren, zouden een te groot risico vormen voor de duurdere lanceringsmaten van CubeSat. Bijna alle van de ongeveer 100 CubeSats die tot nu toe zijn gelanceerd, hebben helemaal geen voortstuwingssysteem gehad.
Het Michigan-systeem zou geen gevaar opleveren voor de lancering waarmee het liftte, omdat het een niet-explosief drijfgas zou gebruiken, zoals jodium of water dat is opgeslagen in een drukloze container.
Om de satelliet voort te stuwen, zou een verwarming het drijfgas verdampen en neutrale gasatomen in een kleine kamer sturen. Een radioantenne rond die kamer zou het gas van energie voorzien, waardoor botsingen zouden ontstaan die elektronen van de gasatomen zouden afstoten om een plasma te creëren. Een ringvormige permanente magneet zou dan deze geladen deeltjes uit een mondstuk versnellen om de CubeSat in de tegenovergestelde richting te duwen.
Het Michigan-team zegt dat het systeem zou kunnen passen in een 10 centimeter brede module van een CubeSat met drie eenheden en het voortstuwt met snelheden tot 10 kilometer per seconde. Dat zou genoeg zijn om de satelliet minstens een miljoen kilometer van de aarde te duwen, uit de zwaartekracht van de planeet.
Paulo Lozano , directeur van het ruimtevoortstuwingslab aan het MIT, zegt dat hij twijfels heeft over het project. Het plasma zal extreem dicht moeten zijn om ionen voor stuwkracht te leveren, zegt hij, en plasma's met een hoge dichtheid hebben de neiging alles te beschadigen waarmee ze in contact komen. Als ze dat kunnen, is dat geweldig, zegt Lozano, die een ander elektrisch voortstuwingssysteem ontwikkelt dat ionen in zoute vloeistoffen gebruikt in plaats van plasma's om stuwkracht te genereren.
Longmier antwoordt dat de magneet die de ionenstroom uit de boegschroef stuurt, ook zal voorkomen dat het meeste plasma in contact komt met de wanden van zijn kamer, waardoor er genoeg tijd is voor een CubeSat om aan de baan van de aarde te ontsnappen. Het lijkt erop dat we tot ongeveer 10 tot 20 kilogram drijfgas kunnen verwerken met onze kleine boegschroef, zegt Longmier, en simulaties suggereren dat er minder dan drie kilogram nodig is om een CubeSat buiten de aarde te sturen. Erosie, zegt hij, lijkt een non-issue te zijn.
Andere componenten van ruimtevaartuigen, zoals stroom- en communicatiesystemen, moeten nog worden ontwikkeld zodat CubeSats veel kunnen doen als ze ver van de aarde verwijderd zijn. Maar over een paar jaar kunnen ze worden gestuurd om asteroïden te bestuderen of om te zoeken naar tekenen van leven op verre ijzige manen, schrijft het team op zijn Kickstarter-pagina. Vanwege hun grootte kunnen de kleine sondes op elke locatie slechts één type meting uitvoeren in plaats van meerdere instrumenten te dragen zoals een traditioneel vaartuig, maar Lozano zegt dat ze één groot voordeel hebben ten opzichte van grotere missies: ze zijn erg goedkoop.