Na přiloženém obrázku vidíte vstupní sběrač vzduchu, který je navržen, aby při průletu vrchními vrstvami atmosféry zachytával částice vzduchu, kterými by pak „krmil“ elektrické motory. Cílem je pomocí družicím odolávat odporu atmosféry a bezpečně pracovat i na oběžných drahách s výškou 180 – 250 kilometrů. Náporová technologie byla již dříve Evropskou kosmickou agenturou prověřena jako funkční. Družice pracující na velmi nízké oběžné dráze (VLEO), která je jinak velmi nestabilní, by mohly poskytovat lepší rozlišení při snímkování Země, nebo nižší latenci v případě družic komunikačních.
Největší technologickou výzvou je navrhnout dostatečně výkonný přívodní sběrač vzduchu, který by dokázal nasbírat co možná nejvíce málo zastoupených, ale silně elektricky nabitých molekul. Ty pak využije iontový pohon, který bude bojovat s odporem atmosféry – bez této kompenzace by odpor rychle převládl a družice by během pár týdnů zanikla v atmosféře. Tento projekt Evropské kosmické agentury proto nyní rozvíjí dvě akademická pracoviště – belgický Von Karman Institute a italský Politechnico di Milano. Jejich experti nyní pracují na sofistikovaných softwarových modelech, které by umožnily vyhodnocovat kvalitu návrhů na takový sběrač. Následně bude možné přistoupit k výrobě kovového prototypu.
Přeloženo z:
https://www.esa.int/
Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/22143884-1-eng-GB/Letting_a_satellite_breathe.png
Zajímavé, jsem zvědavý jak bude zachycovat současně kladné i záporné ionty. Elektřinu pro iontové motory bude vyrábět na solárních panelech, což mne poněkud zaráží, poněvadž ty budou zase sondu brzdit. Ale určitě má velký význam to odzkoušet.
Solární panely na VLEO už vyzkoušela japonská sonda Tsubame – ta byla vybavena klasickým iontovým pohonem.
Samozřejmě, asi jiné dosažitelné řešení neí, zřejmě musí řešit natáčení panelů tak, aby kladly co nejmenší odpor při co největším výkonu.
Solarni panely na nizke obezne draze a kompezace treni o atmosferu iontovym pohonem ukazaka i napr. sonda GOCE (https://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_Field_and_Steady-State_Ocean_Circulation_Explorer)
Nataceni neni potreba pokud je adekvatne zvolena draha (napr.polarni draha podel soumracne linie).
S polaritou nazbiraneho naboje a vyrovnavanim potencialu ION motorem to bude slozitejsi. (uz i samotny ION motor ma na konci neco co zbira naboj a „uzavira“ elektricky obvod)
Ano, polární dráha je také řešením. Z odkazu je zřejmé, že ten iontový motor byl jen doplňkovým pohonem, ale i tak asi pomohl prodloužit životnost satelitu.
Výše zmíněná heliosynchronní dráha není pro tento pohon vhodná, protože je cca 700 km vysoko. Tam už není co nasávat. A ve výšce 200 km by pro udržení satelitu na soumračné linii motory musely pracovat nejen proti odporu atmosféry, ale i proti příliš intenzívnímu precesnímu stáčení oběžné dráhy.
Solární panely musí být na těle družice, nebo naklápěné po směru letu. Po směru letu je nutné orientovat nejen panely, ale celou družici.
Problém tohoto pohonu je v tom, že „násoska“ brzdí družici nepřetržitě, zatímco solární energie je k dispozici pouze 45 minut z 90. Je to tak říkajíc na hraně. Družice musí mít akumulátory, schopné napájet iontový motor těch 45 minut. Teprve pak je bilance pohon versus brždění pozitivní.
Jsem ale přesvědčený, že právě toto budou nejběžnější družice v budoucnosti. VLEO je čistý prostor – v této výšce žádný kosmický odpad nevydrží déle než hodiny. A když se tam něco srazí, tak do 45 minut shoří 99 procent úlomků v atmosféře. Tyto družice se začnou podobat letadlům – štíhlé, aerodynamické. Bude to radost se na ně dívat.
Chtěl jsem napsat něco podobného, ale Vy jste to napsal mnohem lépe. Přesně. Jen bych doplnil, v těchto výškách se projevuje i tzv. „dýchání atmosféry“ vlivem ohřevu během dne či silnými meteorologickými jevy. Pokud se to povede, bude to opravdu velká věc.
Ano. Například sluneční bouře budou představovat riziko. Sice jsem to nikde nečetl, ale je pravděpodobné, že tyto družice budou mít nějaký pomocný motor. Použijí ho v případě, že normální pohon nebude stíhat. Případně použijí ke své záchraně elektrický výkon, který je jinak určený pro vlastní činnost družice.
Ano, to asi bude nutné. Právě udržení co nejnižší možné dráhy bude to nejcennější.