Elise Haynes Być może najtrudniejszą częścią wysyłania ludzi w kosmos jest przede wszystkim dostanie się w kosmos.
Każdy pocisk zdolny do opuszczenia ziemskiej atmosfery musi spalić większość swojego paliwa w ciągu pierwszych kilku minut po wystrzeleniu, co poważnie ogranicza to, co może zrobić lub gdzie może się udać w kosmosie.
„Celem jest dostarczenie paliwa z powierzchni księżyca”.
Jedną z firm dążących do przezwyciężenia tego ograniczenia jest ETA Space. Buduje coś, co w rzeczywistości jest stacją paliw na niskiej orbicie okołoziemskiej, aby zamiast spadać z powrotem na Ziemię lub po prostu zajmować przestrzeń, ponieważ zbiornik jest pusty, rakiety i satelity mogą być w stanie żyć dłużej i podróżować na większe odległości.
„Pozwala to klientowi z ładunkiem na zakup mniejszej rakiety do wysłania, a następnie zatankowania. Więc zamiast wydawać 150 milionów dolarów na rakietę, możesz wydać 20 milionów dolarów na mniejszą rakietę” – powiedział Bill Nottardonato, dyrektor generalny i założyciel ETA Space, odwrotność.
Uważa, że koncepcja stacji paliw ETA, którą nazywa „CryoDock”, może umożliwić większej liczbie graczy wysyłanie misji do miejsc, do których ludzie jeszcze nie dotarli – w tym na Marsa – dzięki temu, że cała misja będzie łatwiejsza i tańsza. Docelowo ETA chce stworzyć stację na strategicznych węzłach w kosmosie, takich jak Księżyc.
„Ostatecznym celem jest dostarczenie gazu pędnego z powierzchni Księżyca, gdzie z wody można uzyskać wodór i tlen. Ale wcześniej tankowaliśmy w LEO” – wyjaśnia Notardonato.
Stacje paliw ETA Space prawdopodobnie będą służyć organizacjom z dużymi, drogimi satelitami i statkami kosmicznymi przeznaczonymi do dalekich podróży w kosmosie, dodaje.
– Powiedzmy, że wystrzeliwują misję na Jowisza. Wystartujesz i wejdziesz na orbitę, a potem… [the fuel tank will] Są w większości puste”. To tutaj LOXSAT, czyli kriogeniczna stacja paliw ETA Space, teoretycznie wchodziłaby, aby uzupełnić paliwo i wysłać statek kosmiczny w drogę.
„Z wody dostaniesz wodór i tlen”.
Wysłanie rakiety z mniejszą ilością paliwa oznacza, że rakiet może być też mniej — mniejsze ilości paliwa wymagają mniejszego ciągu, a tym samym do osiągnięcia kosmosu mniejsze pojazdy nośne.
“Możesz przebić [the tank up] I tankowania energii, aby dokonać spalania odejścia ziemi. Tak więc nagle misje naukowe mogą być uruchamiane na mniejszych pojazdach nośnych i wysyłać większe masy, zarówno do wewnętrznego, jak i zewnętrznego Układu Słonecznego”.
Aby dostarczyć paliwo w kosmos w pierwszej kolejności, wymagałoby to bardzo dużego startu – oczywiście nawet ETA można by ustawić na Księżycu. Notardonato mówi jednak, że skala może zadziałać dla firmy — w końcu inni partnerzy zaoszczędzą na kosztach uruchomienia.
Załóżmy, że wypalamy 15 ton metrycznych paliwa, ale każdy klient potrzebuje tylko 500 kg. Możemy zaoferować 30 różnych usług iw ten sposób uzyskać korzyści skali. „
Wejdź, LOXSAT 1
Pierwszym krokiem do zbudowania swojej działalności w zakresie tankowania na orbicie będzie LOXSAT 1, mały eksperymentalny satelita, który przetestuje dwie podstawowe technologie ETA Space. Cena za test została już zapłacona przez NASA. Kosztem 27 milionów dolarów ETA Space i agencja planują rozpocząć budowę LOXSAT 1 w styczniu 2023 roku. Okno startowe może nadejść już w marcu 2024 roku.
LOXSAT 1 został zaprojektowany w celu wykazania, że materiały kriogeniczne, takie jak ciekły tlen („LOX”), mogą być przechowywane w przestrzeni przez dłuższy czas. Chociaż paliwo było używane w wielu rakietach, w tym w pierwszym etapie rakiety Falcon 9 firmy SpaceX, nigdy wcześniej nie było uważane za „nadające się do przechowywania”. W przeciwieństwie do tego, misje na głębsze kosmiczne mają tendencję do używania „nadaktywnych” paliw, które zapalają się w kontakcie, takich jak monometylohydrazyna i tetratlenek azotu. Więc jeśli ludzie chcą wejść głębiej w kosmos, musimy znaleźć alternatywę dla tych niebezpiecznych paliw.
„Jest wysoce toksyczny, niezwykle niebezpieczny i trudny w obsłudze na Ziemi. Wcale nie jest przyjazny dla środowiska i nie jest łatwy do wykonania. Jeśli polecisz na Księżyc lub Marsa, dla niektórych nie będziesz wytwarzał własnego tetratlenku azotu czas”, mówi Notardonato. LOX może zapewnić alternatywę – jeśli można ją przechowywać.
„Nie mamy historii przechowywania dużych ilości kriogenów w kosmosie przez długi czas, ponieważ one się gotują” – wyjaśnia Notardonato.
„W szczególności wodór wrze w temperaturze 20 stopni powyżej zera absolutnego. Tak więc w kosmosie każde promieniowanie słoneczne, które go uderza, i każde promieniowanie z Ziemi, które go uderza, trafia bezpośrednio do ogrzewania wrzącej cieczy, więc masz tendencję do utraty paliwa. „
„Długoterminowe przechowywanie bez gotowania jest jedną z kluczowych technologii, które zamierzamy udowodnić. Robiliśmy to na Ziemi wiele razy. Teraz musimy tylko udowodnić to w mikrograwitacji”. Dodaje.
„SpaceX będzie komputerem Mac, a my komputerem PC”.
Misja LOXSAT pomoże również zademonstrować inny ważny aspekt CryoDock: czy paliwo można pompować z jednego statku kosmicznego do drugiego podczas przebywania w kosmosie.
„Pierwszy zbiornik jest zimny, ale drugi jest ciepły, a linia przesyłowa jest zwykle ciepła” — wyjaśnia Notardonato. „takie jak [the fuel] Schładza się do drugiego systemu, wrze i wytwarza więcej pary. Więc musisz wypuścić tę parę.
Do tej pory nikomu nie udało się udowodnić transportu paliwa w kosmosie.
„Podniesienie jednego kilograma masy na orbitę wymaga dużo energii i kosztów. Jeśli przegrywasz, [say]z tego 20% jest podczas transportu ze względu na spokój, jest to bardzo nieopłacalne. [But] „Mamy opracowane przez nas metody, które umożliwiają bezstratne chłodzenie i nie przenoszą strat ze zbiornika do zbiornika” — mówi Notardonato.
Jednak istnieją pewne duże „a co, jeśli”, które wymagają odpowiedzi – coś, co przyznaje Notardonato.
„To, czego nie jesteśmy pewni, to zachowanie płynów w mikrograwitacji”, mówi Notardonato, co pokazuje, że wewnątrz zbiorników paliwa znajdują się urządzenia „zbierające płyny”, które pod wpływem ziemskiej grawitacji wykorzystują napięcie powierzchniowe do odprowadzania paliwa z Ziemi. czołg. Ale nie jest jasne, czy tak samo zachowałyby się w kosmosie.
Firma umieszcza kamerę w zbiorniku z ciekłym tlenem, aby zobaczyć na własne oczy.
„Kilka osób przeniosło kamery w kosmos, aby monitorować płyny kriogeniczne, ale zwykle były one na pierwszym i drugim etapie [of a launch rocket]. W ten sposób otrzymujesz od 10 do 15 minut, może pół godziny danych mikrograwitacyjnych” – mówi.
„Będziemy mieć dziewięć miesięcy danych mikrograwitacyjnych i będziemy w stanie zmieniać poziomy ciągu, prędkości wirowania i tym podobne. Możemy więc dokładnie uziemić wszystkie te modele o zerowej grawitacji, nad którymi pracowała NASA i inni badacze przez lata.”
Długa droga do kosmicznej pompy gazu
ETA Space nie jest jedyną firmą, która pracuje nad rozwiązaniem problemu przechowywania paliw w kosmosie. W rzeczywistości, jeśli ludzie chcą ustanowić stałą obecność na Księżycu, SpaceX będzie musiało wymyślić, jak zatankować swój system lądowania oparty na statkach kosmicznych. Ale zasadniczo Notardonato uważa, że ETA robi coś innego.
„Wciskamy jak najwięcej demonstracji technologii w małe zadanie przez tak długi czas, jak to możliwe, i staramy się, aby było ono jak najbardziej zbliżone do neutralnego stylu” – wyjaśnia Notardonato.
„Dzięki SpaceX ich pieniądze na rozwój idą tylko na inżynierię ich misji. A United Launch Alliance kieruje je tylko na wyższy etap swojej architektury. Chcemy stworzyć repozytorium płatników o nazwie Cryodock, które będzie dostępne komercyjnie dla każdego, kto korzysta z naszego zunifikowane tajne połączenia.”
„SpaceX będzie komputerem Mac, a my komputerem PC” — mówi.
Przestrzeń ETA: harmonogram
Kiedy więc wystartuje LOXSAT 1? Droga jest długa, mówi Notardonato.
„15 czerwca planujemy przeprowadzić krytyczny przegląd projektu z NASA. W tym momencie nasz projekt jest ukończony w około 95 procentach” – mówi Notardonato.
„Dokonaliśmy większości dużych zakupów elektroniki, grzejników, obudów, obudów i zaworów”.
„Dojście do sklepu zajmie około trzech miesięcy”.
Potem minie sześć miesięcy oczekiwania na części i testowania podsystemu, gdy dotrą.
„Zaczniemy składać wszystko w całość w styczniu przyszłego roku” – mówi.
„Wyprodukowanie go w sklepie zajęłoby około trzech miesięcy. Następnie mielibyśmy około czterech miesięcy na przetestowanie naszego ładunku tutaj przed wysłaniem go do Rocket Lab. Rocket Lab zabrałby go swoim samochodem, a potem zrobilibyśmy sześć miesięcy testowanie na nim.”
Kluczowe daty:
- 15 czerwca 2022: NASA prezentuje projekt ETA Space dla LOXSAT 1.
- Grudzień 2022 – styczeń 2023: ETA Space pozyskuje potrzebne części i rozpoczyna wstępne testy.
- Styczeń 2023: Rozpoczęcie budowy na LOXSAT 1.
- Marzec 2023: Ukończono najbliższe możliwe okno dla LOXSAT 1.
- Lipiec 2023: Możliwe okno na wysyłkę LOXSAT 1 do Rocket Lab – firmy, która wystrzeliwuje satelitę.
- Zima-wiosna 2024: Rocket Lab kończy połączenie LOXSAT 1 z pojazdem startowym i testowym.
- Marzec 2024: Najbliższe możliwe okno uruchamiania dla LOXSAT 1.
Wgląd …
Mamy nadzieję, że wystrzelimy LOXSAT 1 na pokładzie rakiety Rocket Lab Electron w marcu 2024 roku z miejsca startu w Nowej Zelandii. Jeśli się powiedzie, to do LOXSAT 2 będzie należało przekształcenie tego, co dowodzi jego poprzednika, w rentowny biznes.
To byłaby (dosłownie) znacznie większa sprawa, mówi Notardonato.
„Z LOXSAT 2 dzieje się wiele rzeczy, o których nie mogę mówić”, mówi, ale sugeruje, że będzie to większy ładunek niż LOXSAT 1.
„Ale jeśli uruchomimy Laboratorium Rakietowe, będzie to musiało być czymś większym niż elektron”.
horyzont To biuletyn o dzisiejszych innowacjach, które ukształtują świat jutra. To jest zredagowana wersja edycji z 26 maja. Przewiduj przyszłość poprzez Rejestracja jest bezpłatna.
