Modułowy system napędowy na potrzeby małych satelitów
Począwszy od lokalizacji, przez telekomunikację, a kończąc na obserwacji Ziemi, ludzkość coraz powszechniej korzysta z usług satelitarnych. Odzwierciedla to między innymi globalny rynek usług satelitarnych, którego wartość ma w 2021 roku przekroczyć 5 miliardów euro, w porównaniu z 2 miliardami euro w 2016 roku. Dużą część tego wzrostu można przypisać stopniowemu odchodzeniu od dużych, niezwykle złożonych i drogich satelitów poprzednich generacji, zastępowanych obecnie przez klastry i konstelacje niewielkich satelitów, spośród których niektóre ważą mniej niż jeden kilogram. Choć niewielkie satelity charakteryzują się mniejszymi kosztami produkcji, ich systemy napędowe nieustannie stanowią przeszkodę pozwalającą na zwiększanie skali tego rodzaju rozwiązań. „Ze względu na fakt, że wiele spośród satelitów wynoszonych na orbitę nie posiada żadnych systemów napędowych, ich możliwości są dość poważnie ograniczone”, twierdzi Alexander Reissner, dyrektor generalny i założyciel austriackiej firmy ENPULSION, zajmującej się technologiami kosmicznymi. „Oznacza to między innymi, że muszą być wymieniane częściej niż większe satelity, ograniczone są również ich możliwości w zakresie wykonywania manewrów na orbicie, utrzymywania formacji oraz pasywnego sprowadzania z orbity po zakończeniu okresu eksploatacji”. Dzięki wsparciu finansowemu ze strony Unii Europejskiej, firmie ENPULSION udało się opracować rozwiązanie problemów wynikających z braku napędu. Rozwiązanie – nazwane IFM Micro Thruster – to niewielki, modułowy system napędowy, który został opracowany z myślą o satelitach o masie wynoszącej od 1 do 500 kilogramów.
Dostosowywanie napędów elektrycznych wykorzystujących emisję pola do małych statków kosmicznych
Rozwiązanie IMF Micro Thruster jest oparte na konstrukcji napędu IFM Nano Thruster, opracowanego z myślą o małych satelitach. Firma ENPULSION dostosowała konstrukcję swojego rozwiązania do większych satelitów o masach wynoszących do 500 kilogramów. „Głównym celem projektu było zwiększenie skali technologii napędów elektrycznych wykorzystujących emisję pola (FEEP) stosowanej dotychczas w istniejącym rozwiązaniu, co pozwoliło na opracowanie nowego, bardziej zaawansowanego produktu, który charakteryzuje się lepszymi właściwościami”, wyjaśnia Reissner. Technologia FEEP to zaawansowana technologia kosmicznych systemów napędowych, która opiera się na emiterze oraz elektrodzie przyspieszającej, wykorzystując ciekły metal w roli paliwa. Oparte na tej technologii rozwiązanie IFM Micro Thruster charakteryzuje się mocą wejściową na poziomie 100 W i wytwarza nawet do 1,5 mN ciągu oraz popęd na poziomie 50 kN, dzięki czemu jest doskonale dostosowany do potrzeb małych i średnich statków kosmicznych. Ze względu na fakt, że rozwiązanie IFM Micro Thruster nie obejmuje zbiorników ciśnieniowych ani wysokoenergetycznych środków chemicznych, urządzenia wyposażone w te silniki mogą być wynoszone na orbitę przez dowolną rakietę, mogą nawet startować z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Zarówno silnik, jak i paliwo są umieszczone w module o wymiarach 14x12x10 centymetrów, który może zostać przykręcony bezpośrednio do dowolnej płaskiej powierzchni. Co więcej, nie jest wymagany montaż osobnego zbiornika ani przewodów, co zapewnia jeszcze większą oszczędność miejsca. „Wysoki popęd generowany przez rozwiązanie IFM Micro Thruster oraz niezrównana precyzja sterowania sprawiają, że stanowi ono idealne rozwiązanie do utrzymywania i kontroli wysokości”, twierdzi Reissner. „Co więcej, jego zastosowanie pozwala na zakończenie eksploatacji satelity w najbardziej optymalnym punkcie operacyjnym, w zależności od ilości pozostałego paliwa”.
Od start-upu do MŚP
Dzięki środkom otrzymanym z budżetu Unii Europejskiej, firma ENPULSION była w stanie zwiększyć swój zespół z zaledwie sześciu do niemal trzydziestu pracowników, zmieniając się przy tym z małego start-upu w uznaną firmę z sektora MŚP. W trakcie realizacji projektu, firma została pierwszym MŚP z sektora technologii kosmicznych, które otrzymało certyfikat ISO 9001. Firma ENPULSION nawiązała również relacje biznesowe z największymi graczami tej branży, takimi jak Airbus i Thales. „Obecnie w przestrzeni kosmicznej pracuje 27 naszych silników, a dzięki dużemu popytowi na nasze rozwiązania, wkrótce zamierzamy wysłać ich znacznie więcej”, dodaje Reissner.
Słowa kluczowe
IFM Micro Thruster, satelity, modułowy system napędowy, obserwacja Ziemi, ENPULSION, napęd elektryczny wykorzystujący emisję pola, Międzynarodowa Stacja Kosmiczna