Motor a vapor para satélites CubeSat
A Howe Industries revelou um motor de foguete a vapor movido a energia solar para alimentar os microssatélites CubeSats. Com apenas duas partes móveis, o motor ThermaSat usa um condensador térmico para converter instantaneamente água destilada em vapor superaquecido.
O CubeSat, feito de blocos padronizados em forma de cubo de 10 cm, pode revolucionar os satélites ao substituir espaçonaves grandes e complexas por constelações pequenas e simples que podem ser implantadas de forma rápida e econômica.
No entanto, seu tamanho pequeno também significa que há uma compensação no design. Satélites maiores podem carregar anos ou mesmo décadas de combustível para mantê-los em órbita ou mudar conforme necessário, mas os CubeSats não têm muito espaço para motores, muito menos para os sistemas de combustível e energia para operá-los.
Pior, os CubeSats geralmente entram em órbita com a carga do foguete principal, o que significa que devem evitar combustíveis de motor inflamáveis, explosivos, pressurizados ou tóxicos.
Isso é lamentável porque a maioria dos CubeSats são implantados em órbita baixa da Terra, o que significa que, sem motores, suas órbitas são rapidamente interrompidas e frequentemente queimam na atmosfera. Isso limita a utilidade da minúscula espaçonave e, embora os CubeSats sejam geralmente projetados para serem baratos de construção e lançamento, os custos ainda estão aumentando.
Para superar isso, a Howe Industries está desenvolvendo o ThermaSat, que é um módulo separado que pode ser instalado em um lado do CubeSat. O princípio por trás disso é tão simples que foi demonstrado pela primeira vez por Heron de Alexandria, no século I dC: a água aquece até se transformar em vapor, o que cria impulso.
O mais difícil é criar vapor sem caldeira, sem fonte de energia interna ou grandes refletores solares para fornecer calor. Em vez disso, o ThermaSat concentra a luz do sol usando menos área de superfície do que os refletores e retém o calor usando um capacitor térmico bastante inteligente.
“No coração do sistema está um capacitor térmico exclusivo feito de materiais de mudança de fase que concentra e armazena o calor solar de apenas 20 polegadas quadradas (129 cm2) de superfície exposta”, diz Jack Miller, engenheiro de P&D da ThermaSat.
“Usando uma combinação de cristais fotônicos e espelhos dourados, o capacitor totalmente inerte atinge uma temperatura operacional de 1052 K (779 ° C). Isso dá uma energia específica comparável a uma bateria de íon de lítio, mas sem a possibilidade de uma explosão. Os painéis solares laterais são usados para eletromecânica, aquecimento de reserva e como reserva de energia para a carga útil. "
Segundo a empresa, o ThermaSat pesa 2,4 kg, incluindo uma carga padrão de 1 kg de água destilada, e é composto por duas unidades CubeSat (2U). Eles podem fornecer o movimento de naves espaciais até 16 unidades CubesSat. Quando a água se transforma em vapor, ela cria um impulso de 1,02 N e um impulso específico de 203 segundos. Isso é o suficiente para manter o CubeSat em uma órbita terrestre baixa por mais de cinco anos, ou em uma órbita terrestre muito baixa por meses, em vez de semanas.
Além disso, o ThermaSat dá ao CubeSat a capacidade de alterar sua órbita. Isso significa que os satélites espaciais podem voar em formação, sair da órbita sob comando e evitar colisões com outros satélites.