استفاده از "یُد" برای پیشران ماهواره

به گزارش آی ای، گروهی از محققان با استفاده از یک عنصر غیر منتظره، گامی اساسی برای تحقق پیشرانه‌های الکتریکی به عنوان یک جریان اصلی در آینده برداشته‌اند. جالب اینجاست که این عنصر از مواد معدنی کمیاب زمینی نیست، بلکه یک مکمل غذایی رایج یعنی "ید" است.

اکنون بر اساس یک مقاله که به تازگی در مجله نیچر(Nature) منتشر شده است، یک ماهواره کوچک با استفاده از "ید" به عنوان پیشران در مدار قرار گرفته است.

 به طور سنتی، مواد شیمیایی به عنوان پیشران برای وسایل نقلیه فضایی استفاده می‌شوند. به گفته آژانس فضایی اروپا، نیروی محرکه برقی که در آن از نیروی الکتریکی برای شتاب دادن به پیشرانه استفاده می‌شود، راه بسیار کارآمدتری برای پیشرانه‌های وسایل نقلیه فضایی است، زیرا از جرم کمتری از مواد پیشران استفاده می‌کند و می‌تواند تا بیست برابر سریع‌تر باشد. این پیشرانه می‌تواند به شدت جرم فضاپیماها را برای بالا رفتن به سمت مدار زمین و سایر مانورهای مشابه کاهش دهد و هزینه پرتاب این وسایل نقلیه را نیز کاهش می‌دهد.

این روش عمدتاً برای ماهواره‌هایی که برای کاربردهایی مانند رصد زمین، ناوبری و مخابرات استفاده می‌شوند، کاربرد دارد. با این حال، ماده پیشرانش منتخب فعلی "زنون" است که یک گاز بی اثر است که در مقادیر کمی در زمین یافت می‌شود. همچنین گاهی اوقات از "کریپتون" نیز استفاده شده است.

"مایکل تیت" یکی از بنیان‌گذاران و مدیر عامل شرکت "اینفینیت کامپوزیتز"(Infinite Composites)، شرکتی که در ساخت مخازن تحت فشار برای نگه‌داری پیشرانه فعالیت دارد، می‌گوید: "کریپتون" و "زنون" چگالی بسیار بالایی دارند. فشار آنها معمولاً از ۳۰۰۰ پاسکال(۲۰۰ بار) تا ۵۰۰۰ پاسکال(۳۵۰ بار) متغیر است که برای سیستم‌های پیشرانه الکتریکی ایده آل است.

وی افزود: با این حال، جدا از نادر بودن آنها، تولید تجاری آنها گران قیمت و در دراز مدت ناپایدار است.

اکنون یک تیم مشترک از محققان متشکل از محققان شرکت فضایی فرانسوی "تراست می"(ThrustMe) و کارشناسان فنی از دانشگاه فناوری "نانیانگ" در سنگاپور به جای آنها از "ید" استفاده کرده‌اند.

محققان می‌گویند "ید" را می‌توان به عنوان سوخت جامد داخل فضاپیما ذخیره کرد، برخلاف "زنون" که باید تحت فشار قرار گیرد. هنگامی که یک دمای متوسط ​​اعمال می‌شود، عنصر هالوژن تصعید می‌شود و به شکل گاز درمی‌آید و برای کاربردهایی که به گازهای تحت فشار مورد نیاز است، ایده آل می‌شود.

شرکت "تراست می" از "ید" به عنوان پیشران در یک تاسواره ۲۰ کیلوگرمی استفاده کرده است و مانورهایی برای قرار دادن آن در مدار انجام داده است. اکنون مقاله منتشر شده در مجله معتبر نیچر نه تنها استفاده از "ید" را به عنوان پیشران در این تاسواره تایید می‌کند، بلکه ادعا می‌کند که کارایی یونیزاسیون بالایی نیز دارد.

دکتر "ناتالیا بیلی" یکی از هم‌بنیان‌گذاران شرکت "Accion Systems" که سیستم‌های پیشرانه الکتریکی را برای ماهواره‌ها با استفاده از الکترواسپری یونی اختصاصی ارائه می‌دهد، گفت: کارایی یونیزاسیون به این موضوع اشاره دارد که چگونه می‌توان از نیرو به طور کارآمد برای یونیزه کردن پیشرانه‌ها به داخل پلاسمایی استفاده کرد که در نهایت از فضاپیما به بیرون پرتاب می‌شود.

"ایستوان لورینکز" رئیس و مؤسس شرکت "مورفیوس اسپیس"(Morpheus Space) که سیستم‌های پیشران ماهواره‌ای مبتنی بر هوش مصنوعی را ارائه می‌کند، اضافه کرد: هرچه این راندمان بالاتر باشد، ماده پیشران و نیروی الکتریکی کمتری برای راه‌اندازی سیستم‌های پیشرانه مورد نیاز است که موجب توسعه مخازن، پنل‌های خورشیدی و باتری‌های کوچک‌تر می‌شود که در نهایت منجر به ماهواره‌های ارزان‌تر و پرتاب‌های ارزان قیمت‌تر می‌شود.

نویسندگان این مقاله ادعا می‌کنند که استفاده از "ید" به عنوان یک ماده پیشران می‌تواند سیستم‌های ماهواره‌ای را کوچک‌تر، ساده‌تر و آسان‌تر کند. زیرا تولید "ید" بسیار ارزان‌تر از "زنون" است، چرا که "ید" فراوان‌تر از "زنون" روی زمین است. با این حال، برخی از نقاط ضعف نیز وجود دارد.

همانطور که دکتر "بیلی" اشاره می‌کند، پیشران‌هایی مانند "ید" باید قبل از استفاده گرم شوند و در نتیجه دوره‌های گرمایش و سرمایش ایجاد می‌شود که در مقیاس بزرگتر که سیستم‌های پیشران الکتریکی نیروبَر هستند، منجر به خرابی قابل توجهی می‌شود که در آن ماهواره‌ها نمی‌توانند ماموریت مورد نظر خود را انجام دهند.