Главная » 2021 » Январь » 21 » Водное топливо становится реальностью

Водное топливо становится реальностью

21.01.2021 в 13:54 просмотров: 294 комментариев: 0 Наука
(На фото: космический корабль Pathfinder Technology Demonstrator-1, демонстрирующий двигательную установку на водной основе на низкой околоземной орбите).

НАСА CubeSat продемонстрирует движение в космосе на водном топливе.

НАСА CubeSat выйдет на низкую околоземную орбиту, чтобы продемонстрировать новый тип силовой установки. Имея пол-литра жидкой воды в качестве топлива, система разделит воду в космосе на водород и кислород и сожжет их в крошечном ракетном двигателе для создания тяги.

Серия миссий NASA Pathfinder Technology Demonstrator, или PTD, демонстрирует новые технологии CubeSat на низкой околоземной орбите, обеспечивая значительное улучшение характеристик этого небольшого и эффективного космического корабля. Первая миссия этой серии, PTD-1, должна быть запущена в этом месяце на борту ракеты SpaceX Falcon 9 в рамках миссии Transporter-1 со станции ВВС на мысе Канаверал во Флориде.

«У нас есть острая потребность в двигательных установках для малых космических кораблей, - сказал Дэвид Майер, руководитель проекта PTD-1 в Исследовательском центре Эймса НАСА в Силиконовой долине Калифорнии. «Это необходимо по многим причинам: достичь пункта назначения, поддерживать орбиту, маневрировать вокруг других объектов в космосе или спешить сойти с орбиты, помогая космическим кораблям в конце жизненного цикла, быть хорошими хранителями все более и более загроможденной космической среды».

Это решает серьезную проблему, поскольку космические корабли могут превратиться в орбитальный мусор в конце своей миссии. Чем дольше несуществующий космический корабль остается на орбите, тем больше вероятность столкновения космического корабля с космическим кораблем, что приведет к образованию большего количества обломков.

Вода как топливо
Этот небольшой металлический блок на белом столе Hydros представляет собой силовую установку на водной основе, рассчитанную на CubeSats. Система использует электричество для производства газового топлива - водорода и кислорода - из жидкой воды и сжигает эти газы в сопле ракеты для создания тяги. Эта технология будет продемонстрирована в космосе во время миссии NASA Pathfinder Technology Demonstrator-1. Hydros был разработан Tethers Unlimited, Inc. в Ботелле, штат Вашингтон.

Выбор топлива, используемого в двигательных системах космических кораблей, может сопровождаться серьезными мерами безопасности. Традиционные высокоэффективные виды топлива создают риски, включая токсичность, воспламеняемость и летучесть. Использование такого ракетного топлива в двигательных установках в космосе требует серьезных мер безопасности, а это увеличивает стоимость полета.

«Чтобы сделать эти силовые установки пригодными для использования с космическими спутниками CubeSats, необходимо, чтобы хорошие двигательные характеристики были уравновешены безопасностью», - сказал Майер. «PTD-1 удовлетворит эту потребность с помощью первой демонстрации в космосе силовой установки космического корабля с электролизом на водной основе».

Двигательная установка ПТД-1 будет производить газовое топливо - смесь водорода и кислорода - из воды только при активации на орбите. Система пропускает через воду электрический ток для химического разделения молекул воды на водород и кислород в процессе, называемом электролизом. Солнечные батареи CubeSat используют энергию Солнца для подачи электроэнергии, необходимой для работы миниатюрной системы электролиза. Эти газы являются более энергетическим топливом, чем вода; сжигание водорода и газообразного кислорода в сопле ракеты создает большую тягу, чем использование «неразделенной» жидкой воды в качестве топлива. Это обеспечивает лучший баланс между характеристиками и безопасностью для движения космического корабля, а это означает, что CubeSats получит большую отдачу от затраченных средств. «Новым является то, что эта система использует воду в качестве топлива энергетическим способом, с изначально безопасной системой», - сказал Майер. «Эта миссия покажет, что мы можем использовать электролиз воды в ракетном двигателе в космосе - это довольно круто».
Вода - недорогой «зеленый» источник энергии, нетоксичный и стабильный. Зеленое топливо, такое как вода, проще в обращении, дешевле в получении и безопаснее для интеграции в космический корабль.

«Нам запрещено использовать высокоэффективные двигательные установки в CubeSats из-за того, как мы запускаем эти миссии, а именно, когда мы прикрепляемся к другим космическим кораблям», - сказал Майер.

Большинство CubeSat и других небольших космических кораблей запускаются в космос в качестве вторичной полезной нагрузки, часто отправляясь в космос вместе с более крупными и более дорогими полезными нагрузками. Использование традиционного "высокоэффективного" ракетного топлива для силовых установок CubeSat не допускается, поскольку наличие такого топлива на борту увеличивает риск полета для других полезных нагрузок и ракеты-носителя. Невозможность использовать эти виды топлива ограничивает характеристики двигательных систем малых космических кораблей.

«Вода - самое безопасное ракетное топливо, о котором я знаю», - сказал Майер.

Космический аппарат ПТД-1 представляет собой 6-элементный спутник "КубСат", сопоставимый по размерам с обувной коробкой. Его летная демонстрация, продолжающаяся от четырех до шести месяцев, позволит проверить характеристики силовой установки путем запрограммированных изменений скорости и высоты космического корабля, выполняемых двигателями, работающими на водном топливе. Миссия покажет, что эта безопасная, недорогая, высокопроизводительная двигательная установка работает в космосе и проложит путь для оперативных полетов малых космических кораблей.

Летная квалификация и демонстрация этой технологии повышают мобильность малых космических аппаратов и их возможности для использования в будущих научных и исследовательских миссиях. Эта технология может быть применена в будущих миссиях в дальний космос с использованием водных ресурсов, найденных за пределами Земли, таких как кометы, Луна и Марс.

Силовая установка Hydros была разработана компанией Tethers Unlimited, Inc. в Ботелле, штат Вашингтон. Эта технология изначально была разработана в рамках контракта НАСА по исследованию инноваций в малом бизнесе, а затем получила развитие в рамках партнерства с НАСА. Автобус для космического корабля PTD был разработан компанией Tyvak Nano-Satellite Systems, Inc. в Ирвине, Калифорния. Tyvak также выполняет интеграцию полезной нагрузки и операции для миссии PTD-1.

Исследовательский центр Эймса НАСА в Силиконовой долине Калифорнии руководит серией PTD. Исследовательский центр Гленна НАСА в Кливленде возглавил миссию PTD-1. Миссия запускается в рамках образовательного запуска наноспутников НАСА №35, финансируемого отделом перспективных исследовательских систем НАСА Управления исследований и операций человека. Миссия PTD управляется и финансируется программой Small Spacecraft Technology в Управлении космических технологий НАСА.
Фотографии по теме
Комментарии 0
avatar
Copyright © Все права защищены: 2018 - 2021 Копирование материалов сайта разрешено только при указании ссылки на источник DOZENinfo