Příští družice ESA bude poháněná butanem
Příští miniaturní družice ESA bude první, která bude mít schopnost měnit svoji oběžnou dráhu. Díky kompaktní trysce připomínající butanový cigaretový zapalovač, bude satelit o velikosti krabice snídaňových lupínků schopen létat kolem své sesterské družice a testovat rádiovou komunikaci.
GomX-4B je vyrobený ze šesti standardních jednotek CubeSat (každá má rozměr 10 krát 10 krát 10 cm). Vypuštěný bude společně s družicí GomX-4A z Číny dne 2. února 2018.
Protože jsou rychlejší a levnější na výrobu než tradiční satelity, začíná ESA využívat CubeSaty pro testování nových technologií ve vesmíru.
Hlavním cílem nadcházející mise bude otestování rádiového spojení na různé vzdálenosti, předávání dat z jedné družice na druhou a jejich následné odvysílání na Zemi. GomX-4A od dánského Ministerstva obrany zůstane na své pozici, zatímco GomX-4B od ESA se vzdálí až na 4500 km.
Trysky dodané švédskou firmou NanoSpace budou schopné zajistit změnu rychlosti o 15 m/s. Jde zhruba o stejnou rychlost, jakou má nakopnutý balón.
„Máme dvě tlakové nádoby s pracovní látkou, které jsou propojené se dvěma páry trysek,“ vysvětluje ředitel NanoSpace Tor-Arne Grönland.
„Než spalování pohonných látek jsme zvolili jednodušší trysky na stlačený plyn, které byly navržené speciálně právě pro malé mise. Neb jednodušší znamená levnější a menší.“
„Palivo je skladováno pod tlakem, následně je uvolňováno skrze malou výstupní trysku. I když jde pouze o stlačený plyn, dosahujeme významné změny rychlosti díky použití butanu. Ten se totiž na výstupu z trysky proměňuje v plyn.“
„Díky skladování v kapalné podobě, podobně jako u zapalovače, nám dovoluje naložit do malého disponibilního prostoru maximální možné množství molekul. Butan je totiž v kapalné podobě zhruba tisíckrát hustší, než v podobě plynné.“
Každá tryska má přitom tah jen 1 mN, což odpovídá zhruba tlaku, jaký cítíte, když máte na dlani položené pírko. Ovšem ve stavu beztíže je to dost významná síla, aby postupně s 8 kg těžkou družicí pohnula.
Trysky budou typicky zapínané v párech, ovšem mohou pracovat i samostatně. A to od několika minut až po jednu hodinu.
„Ve srovnání s typickou půltunovou družicí s hydrazinovými motory o tahu 1 N jsme téměř stokrát lehčí a tisíckrát slabší,“ dodává Tor-Arne Grönland.
„Všechny klíčové prvky motoru jako je komora, tryska a senzory jsou vtěsnány do čipu o rozměru 1 krát 2 centimetry, který je jen 1 mm silný.“
Firma NanoSpace již má letovou zkušenost se svou tryskou na stlačený plyn, když se tato vydala do vesmíru na čínské misi TW-1 v roce 2015.
Společnost plánuje demonstrovat během mise GomX-4B mnoho různých operačních metod: „Vyzkoušíme různé pracovní režimy: dlouhé, krátké, pulzní nebo regulované směrem nahoru či dolů. Je důležité provést tyto testy hned na počátku mise a následně znovu později, abychom si byli jistí schopností zařízení přežít a správně ve vesmíru fungovat.“
Firma NanoSpace začala fungovat jako komerční spin-off švédské University of Uppsala. V roce 2016 ji koupila dánská firma GomSpace, která staví družice GomX-4. Společnosti nyní společně pracují na konstelaci více než 200 družic CubeSat pro komerčního zákazníka.
NanoSpace vyvíjí trysky pro ESA, kdy mají umožnit lety několika družic ve formaci, jejich setkávání a spojování nebo řízení orientace satelitů CubeSat vyslaných do hlubin vesmíru.
