Budoucí satelity by mohly tankovat vzduch na orbitě pro svůj pohon

Satelity vypouštěné na nízkou orbitu, které se tak pohybují jen několik set kilometrů nad povrchem Země, mají pod sebou drtivou část atmosféry, ovšem i tak se nepohybují v naprostém vakuu. Molekuly vzduchu nalezneme i v takových výškách a ty ostatně způsobují postupnou ztrátu rychlosti obíhajícího tělesa, které bez vlastního pohonu nezadržitelně ztratí výšku a tím je ještě více urychlen jeho pád a zánik v atmosféře. To je ostatně z našeho pohledu jen dobře, neboť Země si tak sama dokáže čistit svou nízkou orbitu, ovšem pro provozovatele satelitů jde o problém. 

 

 

Co kdyby ale šlo to málo materiálu využít? Tomu se právě věnují vývojáři konceptu Air-Scooping Electric Propulsion (ASEP), o němž se už mluví řadu let, ale nyní si znovu získal pozornost. Díky takové technologii by satelity mohly létat v nižších hladinách (kde je i více paliva) po delší dobu a kdyby byly novým pohonem vybavovány běžně, do velké míry by se tím řešil i problém s vesmírným smetím, neboť bez pohonu by satelit velice rychle zanikl. A krom toho, z nižší výšky je i snazší komunikace s kratším zpožděním. 

 

Rostislav Spektor, který se v Aerospace zabývá výzkumem elektrických pohonů, tak ASEP označuje za Svatý grál, s čímž ale nebudou souhlasit zvláště astronomové, pro něž by níže letící satelity představovaly ještě viditelnější rušivé body na obloze. 

 

Mluvíme zde tak o obdobě známých iontových motorů, v nichž je využit zdroj elektrické energie pro urychlení částic, a to nejčastěji nějakého inertního plynu, jako je xenon. Jde tak o slabý pohon, ovšem s výborným poměrem celkové práce vzhledem ke hmotnosti paliva, což by bylo zajímavé zvláště v případě, kdy by si takový pohon ani nemusel ono palivo nést s sebou. 

 

Satelit vybavený pohonem ASEP by tak mohl dlouhodobě fungovat ve výšce 200 km i nižší, odkud by mohl bez pohonu spadnout do atmosféry během dní. Dle Spektora by byl použit prostě vzduch, který by satelit zepředu nasával a zezadu akcelerovaný zase vypouštěl s využitím solární energie, čili dle toho mluví o "nejzelenějším" možném pohonu. 

 

Pohon ASEP, který by se dal nasadit v praxi, zatím neexistuje. Ovšem před čtyřmi lety japonská JAXA vyzkoušela v praxi satelit Tsubame, který s využitím iontového motoru na xenon vyzkoušel, v jaké výšce by mohl dlouhodobě setrvávat a dokázal přitom udržovat stálou výšku 167 km, čímž stanovil rekord zapsaný i v Guinessově knize. Z takové výšky by dokázal i přímo obsluhovat mobilní telefony. Tsubame také prakticky ukázal, že nízká výška oběhu je velice výhodná pro udržování čisté orbity, neboť v roce 2019 byl vypnut jeho pohon a satelit během několika dní spadl do atmosféry. 

 

italský prototyp ASEP - firma Sitael

 

Co tedy brání nasazení motorů ASEP v praxi? Jde především o efektivitu a přesné vyladění. Motory musí být schopny pracovat v takové výšce, kde mají už dostatek vzduchu pro svou funkci, ale pokud se ocitnou níže, aerodynamický odpor už může překonat jejich výkon a satelit se nezadržitelně zřítí. Dále je tu problém spolehlivosti a výdrže spojený s oxidací, a tedy s korozí. Nicméně dle Spektora jde jen o inženýrské výzvy, čili o nic zásadního. V roce 2018 také dostala italská firma Sitael grant od ESA na vývoj prototypu, takže se možná časem dočkáme i prvního satelitu, který bude opravdu využívat nasbíraný vzduch pro svůj pohon. 

 

Zdroj: Astronomy