Unele dintre cele mai bune lucruri din știință sunt elegante și simple. Un nou sistem de propulsie care este dezvoltat în Spania este ambele lucruri și ar putea ajuta la rezolvarea unei probleme din ce în ce mai mari cu sateliții Pământului: proliferarea gunoiului spațial.
Cercetătorii de la Universitatea Carlos III de Madrid (UC3M) și de la Universitatea Politecnică de Madrid (UPM) din Spania patentează un nou tip de sistem de propulsie pentru orbitarea sateliților care nu utilizează nici un combustibil sau consumabile. Sistemul este practic o legătură, sub forma unei benzi de aluminiu, cu o lungime de câțiva kilometri și cu câțiva centimetri lățime, care iese din satelit. Cercetătorii o numesc o legătură spațială.
„Aceasta este o tehnologie perturbatoare, deoarece permite transformarea energiei orbitale în energie electrică și invers, fără a folosi niciun fel de consumabil”. - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
Legătura spațială ușoară este rulată în timpul lansării și, odată ce satelitul este pe orbită, este instalat. Odată desfășurat, banda poate transforma energia electrică în împingere sau poate fi transformată în energie electrică. Cercetătorii spanioli din spatele acestui lucru spun că legăturile spațiale vor fi utilizate în perechi.
Sistemul se bazează pe ceea ce se numește legătură cu „funcție scăzută de lucru”. O acoperire specială pe legătura a îmbunătățit proprietățile de emisie de electroni la primirea luminii solare și a căldurii. Aceste proprietăți speciale îi permit să funcționeze în două moduri. „Aceasta este o tehnologie perturbatoare, deoarece permite transformarea energiei orbitale în energie electrică și invers, fără a folosi niciun tip de consumabil”, a declarat Gonzalo Sánchez Arriaga, cercetător Ramón y Cajal la Departamentul de inginerie bioinginerie și aerospațială la UC3M.
Pe măsură ce un satelit pierde altitudinea și se apropie de Pământ, legătura convertește această forță cauzată de gravitație în electricitate pentru sistemele de nave spațiale pe care să le folosească. Când vine vorba de instalații de orbitare precum Stația Spațială Internațională (ISS), acest sistem de legătură ar putea rezolva o problemă enervantă. În fiecare an, ISS trebuie să ardă o cantitate semnificativă de combustibil pentru a-și menține orbita. Legătura poate genera energie electrică pe măsură ce se apropie de Pământ, iar această energie electrică ar putea înlocui propulsorul. „Cu o legătură de funcționare scăzută și energia furnizată de panoul solar al SIS, tracțiunea atmosferică ar putea fi compensată fără utilizarea de propulsor”, a spus Arriaga.
„Spre deosebire de tehnologiile actuale de propulsie, funcția de funcționare scăzută nu are nevoie de propulsor și folosește resurse naturale din mediul spațial, cum ar fi câmpul geomagnetic, plasma ionosferică și radiația solară.” - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
Pentru sateliții cu putere mare la bord, legătura ar funcționa în sens invers. Ar folosi energia electrică pentru a furniza acțiunile navelor spațiale. Acest lucru este util în special sateliților aproape de sfârșitul vieții operaționale. În loc să pătrundă pe orbită pentru o lungă perioadă de timp ca spațiu necompletat, satelitul abandonat ar putea fi forțat să reintre în atmosfera Pământului unde s-ar arde inofensiv.
Sistemul de legare spațială se bazează pe ceea ce se numește drag Lorentz. Lorentz drag este un efect electrodinamic. (Pasionații de electrodinamică pot citi totul despre asta aici.) Nu voi intra prea adânc în ea pentru că nu sunt fizician, dar cercetătorii spanioli sugerează că dragul Lorentz poate fi observat cu ușurință urmărind un magnet căzând un tub de cupru . Iată un videoclip.
Organizațiile spațiale s-au arătat interesate de legătura cu funcție scăzută, iar echipa spaniolă le transmite experților din SUA, Japonia și Europa. Următorul pas este fabricarea prototipurilor. „Cea mai mare provocare este fabricarea sa, deoarece legătura ar trebui să adune proprietăți de emisie optică și electronice foarte specifice”, spune Sánchez Arriaga.
Ministerul Spaniei al Economiei, Industriei și Competitivității a acordat echipei spaniole o subvenție pentru investigarea materialelor pentru sistem. Echipa a depus, de asemenea, o propunere consorțiului Comisiei Europene Viitoare și Emergente (FET-Open) pentru finanțare. „Proiectul FET-OPEN ar fi fundațional, deoarece consideră fabricarea și caracterizarea primului legătură cu funcții scăzute de funcționare și dezvoltarea unui kit de debit pe baza acestei tehnologii, care trebuie testat într-o viitoare misiune spațială. Dacă ar fi finanțat, ar fi un pas important pentru viitorul legăturilor cu funcții reduse în spațiu ”, a concluzionat Sanchez Arriaga.
În acest videoclip, Gonzalo Sanchez Arriaga explică modul în care funcționează sistemul. Dacă nu vorbiți spaniolă, activați doar subtitrări.
