Rozwój napędów elektrycznych pojazdów kosmicznych
W pogodną noc na niebie można zobaczyć nie tylko gwiazdy. Uważni obserwatorzy dostrzegą także satelity wykorzystywane na potrzeby telekomunikacji i badań naukowych. Zapewnienie niskich kosztów tych jednostek wymaga opracowania technologii, które pozwolą na zmniejszenie masy platformy i maksymalizację ładowności. Rozwiązaniem tego problemu są napędy elektryczne. Koordynowany przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) i realizowany we współpracy z kluczowymi europejskimi agencjami kosmicznymi finansowany przez Unię Europejską projekt EPIC2 zapewnia wsparcie strategicznemu klastrowi badawczemu finansującemu badania napędów elektrycznych.
Ogólny plan działań wspierających
Koszty badań kosmicznych są niezwykle wysokie. Właśnie dlatego projekt EPIC2, który stanowi ciąg dalszy projektu EPIC, realizowanego od 2014 roku, skupia się na innowacyjnych rozwiązaniach oraz zwiększaniu konkurencyjności. Podstawą działań w ramach projektu jest wsparcie zarówno dla rozwojowych, jak i przełomowych technologii. Pierwsza z tych kategorii to rozwiązania opierające się na istniejących produktach, które oferują skromne korzyści względem konwencjonalnych rozwiązań, jednak są gotowe do szybkiego wprowadzenia na rynek. W przypadku napędów elektrycznych mowa o rozwoju silników wykorzystujących efekt Halla (HET), silnikach jonowych wykorzystujących częstotliwości radiowe (RIT) oraz charakteryzujących się wysoką sprawnością wielostopniowych silnikach plazmowych (HEMPT). Jak twierdzi Jose Gonzalez Del Amo, koordynator projektu: „Projekt EPIC przyczynił się do znaczącego rozwoju technologii napędów elektrycznych w Europie. Dzięki niemu szereg przedsiębiorstw i spółek działających w UE cieszy się teraz statusem światowych liderów". Konkurencyjność Europy potwierdza silnik wykorzystujący efekt Halla opracowany przez spółkę Safran, która pozostaje światowym liderem na rynku telekomunikacyjnym i nawigacyjnym. Na uwagę zasługuje również silnik typu HEMPT zbudowany przez zespół spółki Thales Ulm, powszechnie wykorzystywany jako element konstrukcyjny satelitów wchodzących w skład szeregu konstelacji. W ramach prac powstały także wymagania dotyczące silników typu RIT oraz napędów satelitów typu Cubesat, a także szeregu misji realizowanych przez ESA. Przełomowe technologie zmieniają świat i wypierają konwencjonalne rozwiązania dzięki wyjątkowym osiągom i możliwościom. Często jednak na wczesnych etapach rozwoju przełomowe technologie charakteryzują się gorszymi osiągami niż uznane rozwiązania. Z tego powodu dofinansowania i granty na realizację badań, wśród których można wymienić projekt EPIC2, są niezbędne z punktu widzenia ich rozwoju i zapewnienia możliwości wprowadzenia ich na rynek.
Koordynacja, współpraca i wnioski
Komisja Europejska jest świadoma, że wspieranie przemysłu kosmicznego w Unii Europejskiej wymaga współpracy. Wie też, jak trudnym wyzwaniem jest skłonienie konkurujących ze sobą przedsiębiorstw i spółek do jej nawiązania. Jak wyjaśnia Del Amo: „Bardzo trudno jest skoordynować wysiłki poszczególnych państw zainteresowanych rozwojem napędów elektrycznych ze względu na fakt, że ich produkty konkurują ze sobą na światowych rynkach. Wymagało to szczególnych wysiłków, ponieważ wszystkie działania opierały się na konieczności wypracowania kompromisu”. Konsorcjum projektu EPIC2 dbało o koordynację prac w ramach projektów na kilka sposobów. Uczestnicy określili działania wymagane w celu rozwiązania problemów związanych z projektami, a następnie ocenili działania i rezultaty poszczególnych prac. Gdy zachodziła taka potrzeba, zespół EPIC2 aktualizował strategię zapewnienia konkurencyjności europejskiego przemysłu w globalnym sektorze kosmicznym i przyczyniał się do rozpowszechniania wyników dzięki prezentacjom i konferencjom. Uczestnicy projektu EPIC2 doradzali także Komisji Europejskiej, dbając o zapewnienie jej dostępu do aktualnych informacji, które mogły zostać wykorzystane na potrzeby opracowywanych działań i decyzji. Jednym z zaleceń członków konsorcjum było zapewnienie przez Komisję Europejską wsparcia nowym przedsiębiorstwom sektora kosmicznego, w tym pomocy finansowej, a także umożliwienia łatwiejszego dostępu do ekspertów i obiektów kosmicznych. Jednym z kluczowych obszarów projektu EPIC2 był rozwój nowych materiałów pędnych ze względu na wysokie ceny dotychczas wykorzystywanego ksenonu. Jesteśmy obecnie świadkami błyskawicznej transformacji sektora kosmicznego. Satelity typu Cubesat wyposażone w napędy elektryczne, charakteryzujące się masą własną nieprzekraczającą dwóch kilogramów, stają się coraz powszechniejsze, a misje międzyplanetarne przestały być mrzonką rodem z kart powieści fantastyczno-naukowych. Wspierając rozwój techniczny projektów realizowanych w ramach strategicznego klastra badawczego, projekt EPIC2 zwiększa konkurencyjność Europy w sektorze kosmicznym.
Słowa kluczowe
EPIC2, napęd elektryczny, przemysł kosmiczny, Cubesat, satelity, HEMPT, Safran, materiały pędne, ksenon, silniki jonowe wykorzystujące częstotliwości radiowe, dofinansowania na realizację programu, technologie rozwojowe, przełomowe technologie, silniki oparte na efekcie Halla, Thales Ulm