A műholdak pályájának kiválasztásakor a mérnökök mindig mérlegelik, hogy az adott szerkezet szempontjából mi lehet az optimális választás. A Föld felszíne felett nagyjából 100–450 km-es magasságban húzódó, úgynevezett nagyon alacsony Föld körüli pályának (VLEO) például számos előnye van. Egyrészt a kamerák sokkal élesebb képet tudnak készíteni, másrészt a kommunikációs és egyéb rendszerek kevesebb energiát igényelnek.
Aztán ott van még a légköri ellenállás is, ami abban segít, hogy a lemerülő eszközöket könnyebb legyen deorbitálni. A dolognak azonban van egy hátránya is. Nevezetesen: épp a légköri ellenállás miatt szinte folyamatosan dolgoznia kell a hajtóműnek, hogy az egység a pályáján maradhasson. Ez meglehetősen költséges dolog, tekintve, hogy a hagyományos hajtóművek olyan üzemanyagot használnak, mint a xenon.
Francesco Romano, a Stuttgarti Egyetem doktorandusza egy újfajta megközelítést dolgozott ki. Koncepciója a légellenállást okozó légköri molekulákat használja fel egy plazmahajtómű üzemanyagaként, ami lehetővé tenné a műholdak számára, hogy hagyományos üzemanyag nélkül is a VLEO-n maradjanak. Munkáját az arXiv preprint szerveren tette közzé.
https://hvg.hu/tudomany/20220926_ionhajtomu_repules_dron_silent_venus
Az úgynevezett ABEP-osztályú megközelítés (az ABEP az atmosphere-breathing electric propulsion rövidítése, amely a légkört használja az elektromos meghajtás „üzemanyagaként”) az űreszköz előtt lévő, rendkívül ritka levegőt gyűjti be, majd egy elektromos hajtóműbe vezeti azt. A hajtómű plazmává alakítja a beérkező molekulákat, majd hátrafelé kilövi azokat, így tolóerő jön létre.
Bár az alapötlet egyszerű, a gyakorlati megvalósítás már kevésbé az – jegyzi meg a SciTechDaily.
Az egyik problémát az úgynevezett atomos oxigén jelenti. Ez nagy mennyiségben van jelen a felső légkörben, mivel az UV-sugárzás az oxigénmolekulát atomokra bontja. Ez erősen oxidálú hatású, így jelentős mértékben képes korrodálni az alkatrészeket. Az atomos oxigén azokat a katódokat is tönkretenné, amelyek nélkül a plazmahajtómű nem képes működni.
Egy másik probléma, hogy a VLEO egy meglehetősen változatos környezet, amire hatással van a földrajzi szélesség, hogy nappal vagy éjszaka van-e, valamint a naptevékenység is. Egyelőre nem sikerült olyan rendszert kidolgozni, ami minden helyzetben képes megfelelően működni.
https://hvg.hu/tudomany/20260629_nasa-urhajo-tankolas-az-urben-l3harris-kriocsatolo
Romano a problémák megoldására háromfajta hajtóművet is tervezett, amelyek közül egy speciális szívóegység lett a befutó. Ez a légköri molekulák 94,3 százalékát volt képes beszívni, és a hatékonyság csak 8 százalékkal csökkent, amikor 15 fokkal megdöntötték.
Emellé egy olyan hajtóművet tervezett, ami a betáplált elektromos teljesítmény 99 százalékát képes volt hasznosítani. Ez rendkívül nagy hatásfokot jelent, amely felülmúlja a hagyományos huzaltekercsek teljesítményét.
A szakemberek a tesztek alapján úgy vélik, egy ilyen hajtómű korlátlan ideig működhetne a 190-250 km-es magasságban, és mindösszesen 1,6 kW energiát igényelne. Ez az érték bőven a hagyományos űreszközök napelemei által biztosítható teljesítményhatárokon belül marad.
Romano szerint az eszközt nemcsak a Föld közelében lehetne használni. Mivel a Mars légköre nagyrészt szén-dioxidból áll, a tanulmány szerint a hajtómű lehetővé tenné, hogy egy űreszköz tartósan a vörös bolygó felett, 120–160 km-es magasságban tartózkodjon – ez jóval közelebbi pozíciót jelent, mint ahol a jelenlegi műholdak keringenek.
Hogy mikor valósulhat meg Romano elképzelése, és lesz-e egyáltalán belőle valami, azt egyelőre nem tudni. Az adatok azonban azt mutatják, hatékonyan működhetne egy ilyen szerkezet.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
