CubeSat 위성용 증기 엔진

Howe Industries는 CubeSats 마이크로 위성에 동력을 공급하는 태양열 증기 로켓 엔진을 공개했습니다. 움직이는 부품이 두 개 뿐인 ThermaSat 모터는 열 응축기를 사용하여 즉시 증류수를 과열 증기로 변환합니다.

표준화 된 10cm 큐브 모양의 블록으로 구성된 CubeSat는 크고 복잡한 우주선을 빠르고 저렴하게 배치 할 수있는 작고 단순한 별자리로 대체하여 인공위성을 혁신 할 수 있습니다.

그러나 크기가 작다는 것은 디자인에 절충점이 있음을 의미하기도합니다. 더 큰 위성은 궤도를 유지하거나 필요에 따라 변경하기 위해 수년 또는 수십 년의 연료를 운반 할 수 있지만 CubeSats는 엔진을 가동 할 수있는 연료 및 동력 시스템은 말할 것도없고 엔진을위한 공간이 충분하지 않습니다.

더 나쁜 것은 CubeSats가 일반적으로 주 로켓 부하로 궤도에 진입하기 때문에 인화성, 폭발성, 가압 성 또는 독성 엔진 연료를 피해야합니다.

이는 대부분의 CubeSats가 지구 저궤도에 배치되기 때문에 불행한 일입니다. 즉, 엔진이 없으면 궤도가 빠르게 중단되고 종종 대기에서 타 버립니다. 이것은 작은 우주선의 유용성을 제한하고 CubeSats는 일반적으로 구축 및 발사 비용이 저렴하도록 설계되었지만 비용은 여전히 ​​증가하고 있습니다.

이를 극복하기 위해 Howe Industries는 CubeSat의 한쪽에 설치할 수있는 별도의 모듈 인 ThermaSat을 개발하고 있습니다. 이 원리는 매우 간단하여 AD 1 세기에 알렉산드리아의 헤론이 처음으로 입증했습니다. 물은 증기로 변할 때까지 가열되어 추력을 생성합니다.

가장 어려운 일은 보일러, 내부 전원 또는 열을 제공하는 대형 태양열 반사판없이 증기를 생성하는 것입니다. 대신 ThermaSat은 반사경보다 적은 표면적을 사용하여 햇빛을 집중시키고 상당히 영리한 열 커패시터를 사용하여 열을 유지합니다.

ThermaSat의 R & D 엔지니어 인 Jack Miller는“시스템의 중심에는 상 변화 재료로 만든 고유 한 열 커패시터가 있습니다.이 열 커패시터는 노출 된 표면의 20 제곱 인치 (129cm2)에서 태양열을 집중하고 저장합니다.

“포토 닉 크리스탈과 금색 거울의 조합을 사용하여 완전 비활성 커패시터는 1052K (779 ° C)의 작동 온도에 도달합니다. 이는 리튬 이온 배터리와 비슷한 특정 에너지를 제공하지만 폭발 가능성은 없습니다. 측면 태양 전지판은 전기 기계, 백업 난방 및 탑재 하중의 전력 예비 역할을합니다. "

회사에 따르면 ThermaSat의 무게는 표준 증류수 1kg을 포함하여 2.4kg이며 2 개의 CubeSat 장치 (2U)로 구성됩니다. 그들은 최대 16 개의 CubesSat 유닛까지 우주선의 움직임을 제공 할 수 있습니다. 물이 증기로 변하면 1.02 N의 추력과 203 초의 특정 임펄스를 생성합니다. 이는 CubeSat를 5 년 이상 지구 저궤도에 유지하거나 몇 주가 아닌 수개월 동안 매우 저궤도 궤도에 유지하기에 충분합니다.

또한 ThermaSat는 CubeSat에 궤도를 변경할 수있는 기능을 제공합니다. 이것은 우주 위성이 편대를 비행하고 명령에 따라 궤도를 벗어나고 다른 위성과의 충돌을 피할 수 있음을 의미합니다.