Noen av de beste tingene i vitenskapen er elegante og enkle. Et nytt fremdriftssystem som utvikles i Spania er begge disse tingene, og kan bidra til å løse et økende problem med jordens satellitter: spredning av romskrot.
Forskere ved Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) og Universidad Politécnica de Madrid (UPM) i Spania patenterer en ny type fremdriftssystem for bane rundt satellitter som ikke bruker noe drivmiddel eller forbruksmateriell. Systemet er i utgangspunktet et bind, i form av et aluminiumsbånd et par kilometer langt og et par centimeter bredt, som går ut fra satellitten. Forskerne kaller det et rombånd.
"Dette er en forstyrrende teknologi fordi den lar en transformere orbitalenergi til elektrisk energi og omvendt uten å bruke noen forbruksart." - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
Det lette rombindet rulles opp under oppskytingen, og når satellitten er i bane, er den distribuert. Når det er tatt i bruk, kan båndet enten konvertere elektrisitet til skyvekraft, eller skyve det til strøm. De spanske forskerne bak dette sier at rombåndene vil bli brukt i par.
Systemet er basert på det som kalles en “lav arbeidsfunksjon” -tether. Et spesielt belegg på tetningen har forbedrede elektronutslippsegenskaper når du mottar sollys og varme. Disse spesielle egenskapene lar den fungere på to måter. "Dette er en forstyrrende teknologi fordi den lar en transformere orbitalenergi til elektrisk energi og omvendt uten å bruke noen form for forbruksvarer," sa Gonzalo Sánchez Arriaga, forsker i Ramón y Cajal ved Bioingeniør- og luftfartsteknisk avdeling ved UC3M.
Når en satellitt mister høyden og kommer nærmere Jorden, konverterer tetheren den skyve-forårsaket-av-tyngdekraften til elektrisitet for romfartssystemene å bruke. Når det gjelder banebaner som den internasjonale romstasjonen (ISS), kan dette tether-systemet løse et irriterende problem. Hvert år må ISS brenne en betydelig mengde drivmiddel for å opprettholde sin bane. Kobben kan generere strøm når den beveger seg nærmere Jorden, og denne elektrisiteten kan erstatte drivmidlet. "Med et lite arbeid tether og energien som leveres av solcellepanelet til ISS, kan atmosfærisk dra bli kompensert uten bruk av drivmiddel," sa Arriaga.
"I motsetning til dagens fremdriftsteknologier, trenger tetningen med lite arbeid ikke noe drivmiddel, og den bruker naturressurser fra rommiljøet som det geomagnetiske feltet, det ionosfæriske plasmaet og solstrålingen." - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
For satellitter med rikelig strøm ombord, ville koblingen fungere i revers. Den ville bruke strøm for å gi skyvekraft til romfartøyet. Dette er spesielt nyttig for satellitter nær slutten av deres levetid. I stedet for å bli langsomt i bane i lang tid som romskrot, kan den forsvunne satellitten bli tvunget til å gå inn i jordens atmosfære der den ville brenne ufarlig.
Space-tie-systemet er basert på det som kalles Lorentz-dra. Lorentz dra er en elektrodynamisk effekt. (Elektrodynamiske entusiaster kan lese alt om det her.) Jeg vil ikke gå for dypt inn i det fordi jeg ikke er fysiker, men de spanske forskerne antyder at Lorentz-drag lett kan observeres ved å se en magnet falle gjennom et kobberrør . Her er en video.
Romorganisasjoner har vist interesse for lavt arbeid-funksjonen, og det spanske teamet får ordet ut til eksperter i USA, Japan og Europa. Neste trinn er produksjon av prototyper. "Den største utfordringen er produksjonen av den fordi tetheren skal samle veldig spesifikke optiske og elektroniske emisjonsegenskaper," sier Sánchez Arriaga.
Det spanske departementet for økonomi, industri og konkurranseevne har tildelt det spanske teamet et tilskudd for å undersøke materialer til systemet. Teamet har også sendt inn et forslag til EU-kommisjonens Future and Emerging Technologies (FET-Open) konsortium om finansiering. "FET-OPEN-prosjektet ville være grunnleggende fordi det vurderer produksjon og karakterisering av den første lav-arbeidsfunksjonen og utviklingen av et deorbit-sett basert på denne teknologien som skal testes på et fremtidig romoppdrag. Hvis det er finansiert, ville det være et springbrett for fremtiden for lavarbeid-funksjonelle tetre i verdensrommet, konkluderte Sanchez Arriaga.
I denne videoen forklarer Gonzalo Sanchez Arriaga hvordan systemet fungerer. Hvis du ikke snakker spansk, er det bare å slå på undertekster.
