211service.com
Stoomaangedreven ruimtevaartuig kan asteroïde-exploratie een vliegende start geven
HONINGBIJ ROBOTICA Honingbij robotica
Toen het idee van asteroïde-mijnbouw voor het eerst een hoge vlucht nam, spraken veel van de betrokken bedrijven over het gebruik van brandstoffen op waterbasis om hun ruimtevaartuig aan te drijven. Het idee was dat ijs zo overvloedig aanwezig was op asteroïden dat het kon worden afgebroken tot waterstof en zuurstof om een efficiëntere brandstof te maken. Dit zou een goedkope manier zijn om het leven van elke missie te verlengen.
Maar toen de meest prominente asteroïde-mijnbouwbedrijven worstelden om financiering en uiteindelijk werden opgekocht, nam een groot deel van de belangstelling voor door water aangedreven ruimtevaartuigen met hen af. Nu verhoogt een nieuw project de mogelijkheid van een stoomtijdperk van de ruimte opnieuw.
Dit artikel verscheen voor het eerst in The Airlock, onze nieuwsbrief over ruimtetechnologie. U kunt zich hier aanmelden — het is gratis!
Vorige maand onthulde een team onder leiding van de University of Central Florida (UCF) een ruimtevaartuig dat water zal gebruiken om asteroïden te verkennen in plaats van te mijnen. In plaats van de missie te beëindigen wanneer het apparaat geen drijfgas meer heeft, zal het WINE-vaartuig (World Is Not Enough) waterdrijfgas rechtstreeks uit de hemellichamen trekken die het bezoekt. De aanpak van het WINE-team verschilt van het eerdere idee, omdat het water rechtstreeks zou gebruiken in plaats van het op te splitsen in gassen. In theorie is dit goedkoper en minder storingsgevoelig. We willen de beschikbare middelen gebruiken, zegt Phil Metzger, die het project voor UCF leidt. We moeten geschikte technologie gebruiken, geen hightech.
Na de landing op een ijzig lichaam zoals een asteroïde, boort WINE in het ijs. Het smelt het water, vangt het op en bevriest het opnieuw in de tank van het ruimtevaartuig, die ongeveer een derde van zijn volume in beslag neemt. Wanneer het klaar is om zich voor te bereiden op het opstijgen, verwarmt het het bevroren water met behulp van zonne- of kernenergie in de loop van ongeveer 10 dagen, waardoor er binnenin druk wordt opgebouwd. Dan, in een uitbarsting, wordt de druk opgeheven als stoom, waardoor het ruimtevaartuig naar zijn volgende nabije bestemming wordt afgevuurd. Het concept doet denken aan het concept dat is voorgesteld door de asteroïde-mijnbouwbedrijven Deep Space Industries (DSI) en Planetary Resources. Grant Bonin, voormalig hoofdingenieur van DSI, noemde zijn prototype Prospector-1-vaartuig ooit een vliegende stoomketel.
Stoomkracht blijkt al een effectief hulpmiddel te zijn in een baan om de aarde. DSI had eerder een techniek toegepast die bekend staat als elektrothermische voortstuwing op waterbasis (in wezen stoomkracht) om de Comet te ontwikkelen, een apparaat dat satellieten in een baan om de aarde kan manoeuvreren. Bradford Space, dat DSI kocht, blijft het verkopen. Bij de recente lancering van de SSO-A SmallSat Express voor het delen van ritten vorig jaar, waren vier van de satellieten die een ritje maakten uitgerust met de wateraangedreven Comet. DSI's voormalige concurrent Planetary Resources stelde een soortgelijk concept voor, in de hoop dat de satellieten voor altijd zouden kunnen worden bijgevuld met brandstof gemaakt van water dat is gewonnen uit asteroïden in de buurt van de aarde, in plaats van hun missie te beëindigen toen ze geen drijfgas meer hadden.
Comet voortstuwingssysteem. Bradford-ruimte
Silicon Valley-startup Momentus probeert ook de in-orbit-mogelijkheden van water naar een hoger niveau te tillen door het in plasma te veranderen. Ze willen betere prestaties uit het water halen door het te oververhitten tot temperaturen die dicht bij die op het oppervlak van de zon liggen. De resulterende kracht zou worden gebruikt om satellieten rond de aarde te verplaatsen. De eerste ruimtegebaseerde test van het bedrijf van zijn elektrothermische boegschroef is: gepland voor dit jaar .
Metzger ziet WINE in zwermen rond de asteroïdengordel opereren, uitstekende plaatsen voor mijnbouw verkennen of worden gebruikt om het bereik van een planetaire lander te vergroten. Aan het eind van de dag zou je een atlas van zonnestelsellichamen krijgen, zegt Kris Zacny, de directeur van de Exploration Technology Group bij Honeybee Robotics, dat samenwerkt met UCF.
Op deze manier stoom gebruiken is niet bijzonder efficiënt. In de ruimte kan water echter een specifieke nis vullen. Het is milieuvriendelijk, biedt uitzicht op navullingen in de diepe ruimte en is hier thuis bewezen. De grootste aantrekkingskracht van stoommachines is hun eenvoud, zegt Alison Dufresne, ruimtevaart- en systeemingenieur bij Bradford Space. Stoommachines bestaan al heel lang. We weten hoe ze werken.
In theorie, zolang WINE toegang heeft tot zonne- of kernenergie en water, zal het voor onbepaalde tijd kunnen verkennen. De stoomstoot geeft het vaartuig echter alleen voldoende kracht om te bewegen in situaties met zeer lage zwaartekracht, wat betekent dat het niet snel van Jupiter naar Mars zal schieten.
Het mijnbouw- en voortstuwingssysteem van het vaartuig is vorige maand hier op aarde met succes getest. De tests toonden aan dat WINE voldoende kracht kan creëren om tussen asteroïden te springen met behulp van water dat is gewonnen uit materiaal van modelasteroïden. Het is echter nog ver verwijderd van een eerste lancering, hoewel het team op zoek is naar partners om dat mogelijk te maken. We gebruiken al eeuwen stoom, zegt Zacny. Zonder dat zouden we hier nu niet zijn. Dus stoom kan deze eerste stap zijn om de ruimte te verkennen.