1399/10/22

طراحی پیشرانه بخار برای ماهواره‌های کوچک جهت افزایش طول عمر و کارایی آن‌ها

یک شرکت آمریکایی پیشرانه‌ای را برای ماهواره‌های مکعبی کوچک طراحی کرده که با بخار آب کار می‌کند. استفاده از آب به‌عنوان ماده پیشران علاوه‌بر حل مشکل نیاز به انرژی زیاد برای تأمین نیروی پیشران، مسئله استفاده از مواد سمی و کاملاً تحت فشار مانند هیدرازین را برطرف می‌سازد. این سامانه پیشران موسوم به ترماست...
طراحی پیشرانه بخار برای ماهواره‌های کوچک جهت افزایش طول عمر و کارایی آن‌ها

یک شرکت آمریکایی پیشرانه‌ای را برای ماهواره‌های مکعبی کوچک طراحی کرده که با بخار آب کار می‌کند. استفاده از آب به‌عنوان ماده پیشران علاوه‌بر حل مشکل نیاز به انرژی زیاد برای تأمین نیروی پیشران، مسئله استفاده از مواد سمی و کاملاً تحت فشار مانند هیدرازین را برطرف می‌سازد. این سامانه پیشران موسوم به ترماست (ThermaSat) توسط شرکت آمریکایی هاو (Howe Industries) با بودجه ناسا و تحت برنامه SBIR (سرواژه Small Business Innovation Research) این سازمان طراحی شده است.

از آنجایی که اغلب ماهواره‌های کوچک طی مأموریت‌های فضایی به‌عنوان محموله فرعی به مدار زمین ارسال می‌شوند، بهره‌گیری از سوخت‌های مرسوم می‌تواند موجب به‌خطر انداختن محموله‌های اصلی و گران‌قیمت شود؛ امری که باعث می‌شود ارائه‌‌دهندگان خدمات پرتاب در ارسال چنین ماهواره‌‌هایی همراه با محموله‌های اصلی دچار تردید شوند. به‌علاوه، استقرار ماهواره‌های کوچک در مدار از ایستگاه فضایی بین‌المللی که امری معمول برای چنین ماهواره‌هایی به‌حساب می‌آید، با استفاده از پیشرانه ترماست بدون مشکل قابل انجام است. در حقیقت تزریق ماهواره از ایستگاه فضایی در شرایطی که پای سوخت‌های خطرآفرین درمیان باشد، برای رعایت مسائل ایمنی انجام نمی‌گیرد.

ماده پیشران ترماست آب است، اما برخلاف پیشرانه‌های بخار معمول، مخزن بخار در آن وجود ندارد؛ بلکه آب قبل از انبساط و خروج از نازل، به‌سرعت به بخار داغ تبدیل می‌شود. بدین ترتیب و بدون نیاز به تجهیزات معمول در ماهواره‌های کوچک، توسعه‌دهندگان ماهواره برای رسیدن به اهداف مأموریت‌هایشان دست بازتری خواهند داشت. ترماست فقط دو قسمت متحرک دارد و ابعاد آن از یک قرص نان کوچک‌تر است. این پیشرانه با میزان ۱ کیلوگرم آب قادر به تولید تکانه‌ای معادل ۱۸۰۰ نیوتن-ثانیه می‌باشد که جهت فعالیت یک ماهواره کوچک در مدار لئو و در ارتفاع ۳۷۵ کیلومتری از سطح زمین برای بیش از ۵ سال کافی است.

ترماست همچنین می‌تواند انجام مأموریت‌های چندین ماهه ماهواره‌های کوچک در یونوسفر جو و در ارتفاع ۲۵۰ کیلومتری از سطح زمین را امکان‌پذیر کند. این در حالی است که یک ماهواره کوچک بدون پیشرانه در چنین ارتفاعی چند هفته بیشتر دوام نمی‌آورد و سقوط می‌کند.

در مرکز سامانه ترماست یک خازن حرارتی وجود دارد که انرژی به‌دست‌آمده از گرمای خورشید را از سطحی به‌ مساحت ۲۰ اینچ مربع که در معرض نور آفتاب قرار گرفته، جمع‌آوری و ذخیره می‌کند. این خازن از کریستال‌های فوتونیک و آینه‌های مخصوصی ساخته شده که می‌تواند به دمای عملیاتی ۱۴۳۳ درجه فارنهایت برسد. درنتیجه میزانی از انرژی تولید می‌شود که قابل مقایسه با باتری‌‌های یون‌لیتیوم است، اما امکان انفجار ندارد.

مطابق تخمین‌ها تاکنون حدود ۲۷۰۰ ماهواره مکعبی کوچک در مدار زمین قرار گرفته که کمتر از ۱۰ درصد آن‌ها از سامانه‌های پیشران بهره می‌برند. چنین موضوعی موجب کاهش قابل‌توجه طول عمر این ماهواره‌ها می‌شود؛ چرا که آن‌ها در معرض جاذبه زمین و کشش جوی قرار گرفته و طی مدت زمان کوتاهی در اتمسفر زمین سقوط می‌کنند. از‌این‌رو استفاده از سامانه‌های پیشران ایمن و کارآمد تحول مهمی در صنعت ماهواره‌های کوچک ایجاد می‌کند.

منبع: spacedaily
سازمان ها | Howe Industries | NASA

فناوری‌های نوین |

نظر شما
اخبار مرتبط

ایده تولید نیروی پیشران از یخ‌‌آب موجود در ماه؛ راهی برای فراهم‌آوری امکان استخراج منابع از فضا

1399/07/28
یک شرکت آمریکایی ایده استفاده از پیشرانه‌‌های فضاپیماها را که از یخ‌آب موجود در ماه به‌عنوان سوخت استفاده می‌کنند، ارائه داده تا در مأموریت‌های قمری و مأموریت‌هایی به‌سیارک‌های نزدیک به...

اروپا در صدد توسعه پیشرانه‌هایی که از ید به‌عنوان سوخت استفاده می‌کنند

1399/08/12
شرکت فرانسوی تراست‌می (ThrustMe) با حمایت آژانس فضایی اروپا (ESA) یک سامانه پیشرانه الکتریکی را توسعه می‌دهد که از ید به‌عنوان سوخت استفاده می‌کند؛ سامانه‌ای که با هدف بهره‌گیری در منظومه‌های...

طرح یک پیشران هسته‌ای که زمان سفر به مریخ را به نصف کاهش می‌دهد

1399/08/11
یک شرکت آمریکایی طرحی مفهومی از یک راکتور پیشران حرارتی هسته‌ای یا NTP (سرواژه Nuclear Thermal Propulsion) را به ناسا ارائه داده که بر اساس آن مدت زمان سفر به مریخ به‌میزان قابل توجهی کاهش...

توسعه پیشرانه ماهواره‌ که از سوختی ژل مانند و سازگار با محیط زیست استفاده می‌کند

1399/09/24
یک استارت‌آپ صهیونیستی پیشرانه‌ای را برای ماهواره‌ها طراحی کرده که از سوختی ژل مانند و سازگار با محیط زیست بهره می‌برد و عملکردی مشابه با سایر پیشرانه‌های رایج را فراهم می‌آورد. سوخت مورد...

پربازدیدکننده ترین خبر

چهاردهمین پرواز آزمایشی فضاپیمای بلو اوریجین برای اعزام توریست به فضا+فیلم

شرکت آمریکایی بلو اوریجین (Blue Origin) پرواز آزمایشی زیرمداری فضاپیمای جدید خود موسوم به نیو شپرد (New Shepard) را به‌همراه کپسول جدید برای انجام مأموریت‌های سرنشین‌دار در آینده با موفقیت به‌انجام رساند؛ عملیاتی که با هدف آزمایش قابلیت‌های جدید کپسول قابل بازیابی برای اعزام توریست به لبه فضا صورت گرفت. در این مأموریت پرتاب موسوم به SN-14 که چهاردهمین پرواز نیو شپرد محسوب می‌شود، فضاپیمای مذکور روز پنجشنبه ۱۴ژانویه (۲۵دی) ساعت ۱۷:۱۹ به‌وقت گرینویچ از پایگاه فضایی کام رنچ (Corn Ranch) در ایالت تگزاس به‌سوی آسمان پرتاب شد و تا ارتفاع ۱۰۷ کیلومتری سطح زمین بالا رفت.