Forskare vid Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) och Universidad Politécnica de Madrid har designat och patenterat ett nytt drivfritt system för satelliter som möjliggör elproduktion och kraft ombord. Denna innovation, vilket har lett till två nationella patent, har väckt intresse för Europeiska rymdorganisationen och rymdindustrin.

Systemet är baserat på det som är känt som ett lågt arbetsfunktionsband, en tunn, km-storlek aluminiumtejp med några centimeters bredd med förbättrade elektronemissionsegenskaper vid mottagning av solljus och värme. Bandet, som rullas upp i en rulle under lanseringen, distribueras en gång i omloppsbana.

Via elektromagnetism, bandet kan generera kraft passivt när satellitens höjd sänks. Omvänt, om det finns tillgänglig ström för användning ombord, bandet kan användas för att producera en dragkraft som ökar banans höjd. Uppfinnaren Gonzalo Sánchez Arriaga, Ramón y Cajal -forskare vid avdelningen för bioingenjörs- och rymdteknik vid UC3M, säger, "Detta är en störande teknik eftersom den tillåter en att omvandla orbitalenergi till elektrisk energi och vice versa utan att använda någon typ av förbrukningsartiklar.

"Till skillnad från nuvarande framdrivningsteknik, lågarbetsfunktionsbindaren behöver inget drivmedel och den använder naturresurser från rymdmiljön, till exempel det geomagnetiska fältet, jonosfäriska plasma och solstrålning. "

De två patenten "System för att generera elektrisk kraft i omloppsbana med hjälp av flytande ledarkablar, "och" System för omloppsdrivning via flytande ledarkablar, "är baserade på en elektrodynamisk effekt som kallas Lorentz -drag.

Lorentz drag kan lätt observeras genom att låta en magnet falla inuti ett kopparrör. "Rymdband har undersökts i decennier och har flugit i mer än 20 rymduppdrag. Vårt bidrag till denna teknik kommer från en påfallande enkel design där två lätta aluminiumtejper från en satellit utan någon aktiv elektronemitter kan leverera ström och /eller framdrivning till en rymdfarkost. Dessutom, för att göra saker mer effektiva, vi funderade på att utnyttja den fotoelektriska effekten av band som utsätts för solljus. Vi anser att detta är en extremt viktig förenkling som kan öka nätbindningstekniken, "säger den andra patentförfattaren, Claudio Bombardelli, från UPM Space Dynamic -forskargruppen.

Möjliga tillämpningar

Systemet ger användbar kraft i omloppsbana medan satelliten kretsar, det är, dess höjd sänks tills den kommer in igen och brinner i atmosfären. Av denna anledning, tekniken är idealisk för att eliminera rymdskräp. Dessutom, om satelliten har ombord ström, bandet kan fungera tvärtom och generera dragkraft för att öka höjden.

"Detta kan vara en intressant applikation för International Space Station (ISS), till exempel. Nu för tiden, en stor mängd drivmedel måste användas för att återuppgradera ISS -höjden för att kompensera för den atmosfäriska dragningen, "Gonzalo Sánchez Arriaga noterar." Med en lågarbetsfunktion och energin från solpanelen på ISS, atmosfäriska drag kan kompenseras utan användning av drivmedel, " han lägger till.

På grund av dess enkelhet, passiv drift, och brist på förbrukningsvaror, den låga arbetsfunktionen tänder representerar en lovande teknik för kraft i rymden och kraftgenerering, enligt forskarna. De har lämnat information om fasthållningsarbeten till Europeiska rymdorganisationen och har kontakt med experter i USA och Japan. Dessutom, viktiga intressenter inom rymdsektorn, som det spanska företaget SENER, visade att de var intresserade av denna innovation.

Nästa steg inkluderar utvidgningen av patenten till det europeiska området och att starta tillverkningen av småskaliga prototyper. "Den största utmaningen är dess tillverkning eftersom bindaren ska samla mycket specifika optiska och elektronemissionsegenskaper, "säger Sánchez Arriaga." "Vi har nyligen tilldelats ett litet forskningsbidrag av ekonomiministeriet, Spaniens industri och konkurrenskraft för att undersöka lovande material. Vi samordnar också ett internationellt konsortium och lämnade in ett FET-OPEN FoU-förslag till EU-kommissionen. FET-OPEN-projektet skulle vara grundläggande eftersom det tar hänsyn till tillverkningen och karakteriseringen av den första lågarbetsfunktionen och utvecklingen av ett deorbit-kit baserat på denna teknik för att testas på ett framtida rymduppdrag. Om det finansieras, det skulle vara en språngbräda för framtiden för fastare med låg arbetsfunktion i rymden, "avslutar han.