Machine à vapeur pour les satellites CubeSat

Howe Industries a dévoilé un moteur de fusée à vapeur à énergie solaire pour alimenter les microsatellites CubeSats. Avec seulement deux pièces mobiles, le moteur ThermaSat utilise un condenseur thermique pour convertir instantanément l'eau distillée en vapeur surchauffée.

Le CubeSat, composé de blocs normalisés en forme de cube de 10 cm, pourrait révolutionner les satellites en remplaçant des vaisseaux spatiaux grands et complexes par de petites constellations simples qui peuvent être déployées rapidement et à peu de frais.

Cependant, leur petite taille signifie également qu'il y a un compromis dans la conception. Les plus gros satellites peuvent transporter des années, voire des décennies, de carburant pour les maintenir en orbite ou changer selon les besoins, mais les CubeSats n'ont pas beaucoup de place pour les moteurs, sans parler du carburant et des systèmes d'alimentation pour les faire fonctionner.

Pire encore, les CubeSats se mettent généralement en orbite avec la charge de la fusée principale, ce qui signifie qu'ils doivent éviter les carburants inflammables, explosifs, sous pression ou toxiques.

C'est dommage car la plupart des CubeSats sont déployés en orbite terrestre basse, ce qui signifie que sans moteurs, leurs orbites sont rapidement perturbées et ils brûlent souvent dans l'atmosphère. Cela limite l'utilité d'un petit vaisseau spatial, et même si les CubeSats sont généralement conçus pour être peu coûteux à construire et à lancer, les coûts continuent d'augmenter.

Pour surmonter cela, Howe Industries développe ThermaSat, qui est un module séparé qui peut être installé d'un côté du CubeSat. Le principe derrière cela est si simple qu'il a été démontré pour la première fois par Héron d'Alexandrie au premier siècle après JC: l'eau se réchauffe jusqu'à ce qu'elle se transforme en vapeur, ce qui crée une poussée.

Le plus difficile est de créer de la vapeur sans chaudière, sans source d'énergie interne ou sans grands réflecteurs solaires pour fournir de la chaleur. Au lieu de cela, ThermaSat concentre la lumière du soleil en utilisant moins de surface que les réflecteurs et retient la chaleur à l'aide d'un condensateur thermique assez intelligent.

«Au cœur du système se trouve un condensateur thermique unique fabriqué à partir de matériaux à changement de phase qui concentre et stocke la chaleur solaire à partir de seulement 20 pouces carrés (129 cm2) de surface exposée», explique Jack Miller, ingénieur R&D chez ThermaSat.

«En utilisant une combinaison de cristaux photoniques et de miroirs dorés, le condensateur totalement inerte atteint une température de fonctionnement de 1052 K (779 ° C). Cela donne une énergie spécifique comparable à une batterie lithium-ion, mais sans possibilité d'explosion. Les panneaux solaires latéraux servent à l'électromécanique, au chauffage d'appoint et à la réserve de marche pour la charge utile. "

Selon l'entreprise, ThermaSat pèse 2,4 kg, y compris une charge standard de 1 kg d'eau distillée, et se compose de deux unités CubeSat (2U). Ils peuvent assurer le mouvement d'engins spatiaux jusqu'à 16 unités CubesSat. Lorsque l'eau se transforme en vapeur, elle crée une poussée de 1,02 N et une impulsion spécifique de 203 secondes. Cela suffit pour maintenir le CubeSat en orbite terrestre basse pendant plus de cinq ans, ou en orbite terrestre très basse pendant des mois au lieu de semaines.

De plus, ThermaSat donne à CubeSat la possibilité de changer son orbite. Cela signifie que les satellites spatiaux peuvent voler en formation, désorbiter sur commande et éviter les collisions avec d'autres satellites.