ماهواره های مکعبی در واقع تجهیزاتی با وزن کم و هزینه پایین طراحی هستند. این ماهواره ها حجمی حدود یک لیتر دارند و در سال های اخیر حتی به عنوان پروژه دانشجویی ساخته می شوند. با وجود اینکه این ماهواره ها از فناوری آنچنان پیچیده ای برخوردار نیستند، اما پس از قرارگیری در مدار زمین می توانند به انجام فعالیت های علمی نظیر پایش جو زمین و یا بررسی سیارات خارج از منظومه شمسی بپردازند.
اما اصلی ترین مشکل ماهواره هایی از این نوع در این است که از نظر سیستم پیشرانش دچار محدودیت هستند و درنتیجه نمی توان در درازمدت از آنها بهره برداری کرد. در واقع در حال حاضر به بن بستی در استفاده از ماهواره های با اندازه کوچک رسیده ایم.
به همین دلیل گروهی از پژوهشگران نوعی فناوری پیشرانش با بهره گیری از یخ طراحی کردند. ماهواره های مکعبی که از این فناوری استفاده می کنند، حدود 100 گرم یخ را به همراه خواهند داشت. یخ در فضا تصعید شده و به این ترتیب، مولکول های بخار آب آزاد می شود. این مولکول ها به ورقه داغی برخورد کرده و شتاب می گیرد. به این ترتیب نیرویی برای پیشرانش ماهواره ایجاد می شود. بررسی های صورت گرفته بر روی مدل اولیه طراحی شده نشان می دهد که این شیوه می تواند تا چند سالی ماهواره را به پیش براند.
مزایا و معایب استفاده از یخ برای پیشرانش
یخ به شکل جامد است و همین امر یکی از مزایای آن به شمار می رود. همچنین خاصیت غیرانفجاری یخ نیز به امنیت بیشتر پروژه کمک می کند. با این حال، اصلی ترین چالش پیش رو، حفظ حالت جامد یخ است.
این پژوهشگران در حال حاضر به بررسی شیوه های منجمد نگاه داشتن در طی دوره انتظار برای پرتاب ماهواره هستند. گفتنی است این دوره انتظار بر روی سکوی پرتاب ممکن است گاهی تا چند روز هم برسد. با اینکه منجمد کردن یخ پس از پرتاب می تواند راه حلی برای این مساله باشد، اما این کار سبب پیچیده تر شدن طراحی سامانه مذکور خواهد شد.
از آنجا که ساخت ماهواره های مکعبی در سال های اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته است، دانشمندان زیادی به فکر یافتن شیوه های نو برای تامین نیروی پیشرانش آنها افتاده اند. یکی از این شیوه ها، بهره گیری از ذرات باردار در قالب یک راکت سوم است.
جالب اینجاست که هر یک از این شیوه های مختلف می توانند کاربردهای مشخصی داشته باشند. برای نمونه، از آنجا که کارآمدی انرژی یکی از مهم ترین موارد در سفرهای طولانی فضایی است، بهره گیری از نیروی پیشرانش مبتنی بر ذارت باردار می تواند بهترین گزینه باشد. همچنین برای کاربردهای مختلف در مدار زمین که سوخت چندانی مورد نیاز نیست، شاید یخ را بتوان بهترین گزینه پیش رو دانست.
این مقاله در ژورنال Acta Astronautica منتشر شده است.
No tags for this post.