De motor van HENON opstarten
Onder dit spookachtige groene licht en de ranken van de kabels bevindt zich een nieuw ontwikkelde ionenmotor met een raster die uiteindelijk zal worden gebruikt om de HENON kubusat aan te drijven tijdens zijn missie als de eerste zelfstandige CubeSat voor de diepe ruimte van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA.
De gouden kabels zijn vastgeplakt aan de binnenkant van een van de zeven vacuümkamers in het elektrische voortstuwingslaboratorium van ESTEC, waar de ionenmotor wordt getest om te begrijpen welke parameters de beste levensduur en operationele prestaties geven tijdens zijn lange reis.
De motor, die een pluim van blauw licht produceert, is oorspronkelijk ontwikkeld door TransMIT GmbH en wordt momenteel geïndustrialiseerd door Mars Space Ltd in het Verenigd Koninkrijk. Het is een Gridded Ion Engine, vergelijkbaar met die momenteel vliegt op de BepiColombo-missie, maar met gebruik van een RF-ontlading om significante miniaturisatie voor Cubesat-toepassingen mogelijk te maken.
Destijds was de door QinetiQ gebouwde motor het krachtigste en krachtigste elektrische voortstuwingssysteem dat ooit gevlogen had. De stuwraketten van BepiColombo waren ongeveer net zo groot als een bord, terwijl die van HENON ongeveer net zo groot zijn als een wijnglas.
De motor wordt aangedreven door elektriciteit uit de zonnepanelen van de CubeSat en maakt gebruik van geladen xenongasatomen. Een straal van deze geladen atomen, of ionen, wordt door het ruimteschip uitgestoten om het voort te stuwen, op de foto te zien als zwak blauw licht dat uit de cirkelvormige zilveren motor in het midden van de foto komt.
“Je ziet hier onze ionenmotor met radiofrequentie en een diameter van 3,5 cm die we aan het ontwikkelen zijn”, legt Alexander Daykin-Iliopoulos van Mars Space Ltd uit, de hoofdtestingenieur die aan het voortstuwingssysteem werkt. "In de vacuümkamer hebben we de MSL stuwraket samen met een nieuwe neutralisator, ontworpen om hetzelfde aantal elektronen uit te zenden als de stuwraket ionen uitwerpt om te voorkomen dat het ruimteschip zich oplaadt. De nieuwe neutralisator stelt ons ook in staat om meer dan de helft te besparen op de hoeveelheid stuwstof die tijdens de vlucht wordt gebruikt."
Het verminderen van de hoeveelheid brandstof die tijdens de levensduur van de CubeSat nodig is, is een van de meest kritieke factoren bij het onderbrengen van alle apparatuur in een ruimtevaartuig ter grootte van een schoenendoos dat je gemakkelijk onder je arm kunt dragen. Door de efficiëntie van de ionenmotor en de gebruikte brandstof is 10 tot 20 keer minder volume en massa nodig dan bij meer conventionele voortstuwingssystemen, waardoor meer wetenschappelijke instrumenten aan boord van het ruimteschip kunnen worden meegenomen.
“Als we mensen zouden vertellen dat we een auto meer dan een miljoen kilometer over de snelweg laten rijden zonder dat hij hoeft te stoppen voor brandstof of onderhoud, zouden ze denken dat het onmogelijk is, maar dit is in feite wat we doen,” zegt Davar Feili, een elektrische aandrijfstuwraketingenieur die Neil Wallace ondersteunt, die het elektrische aandrijfsubsysteem voor HENON van ESA's kant leidt. “De uitdagingen stoppen ook niet bij de efficiëntie van de stuwraket, want de motor moet ook minstens 10.000 uur draaien.”
De CubeSat wordt gelanceerd met alle brandstof die nodig is voor zijn levensduur van 2-3 jaar. Een deel van de tests die hier in de laboratoria van ESTEC worden gedaan, is het optimaliseren van de werking van de stuwraket om hem zo efficiënt mogelijk te maken, van de hoeveelheid gas die nodig is om genoeg geladen ionen te maken tot de specifieke spanningen die nodig zijn om hem aan te drijven. Alle componenten aan boord moeten ook getest worden om zo lang mee te gaan zonder onderhoud of bijtanken in die tijd. De vacuümkamer waarin de motor zich momenteel bevindt, simuleert het vacuüm van de ruimte, waar de motor gedurende zijn hele levensduur zal werken.
Op dit moment zijn de tests gericht op de stuwraket en de neutralisator, waarbij de controle over de gasstroom en de stroomvoorziening wordt verzorgd door de elektrische voortstuwingsfaciliteit, maar over slechts een paar weken worden vluchtequivalenten van de stroomvoorziening en gasstroomapparatuur, die ook worden ontwikkeld voor de HENON missie, geleverd aan het laboratorium, gekoppeld aan de motor en voor het eerst getest.
De HENON missie wordt ontwikkeld in het kader van ESA's General Support Technology Programme (GSTP), dat in-orbit demonstraties van nieuwe technologieën ondersteunt om ervoor te zorgen dat toekomstige ESA missies op het juiste moment over de juiste technologieën beschikken.
"Deze inhoud is vertaald met behulp van AI. Hoewel we streven naar nauwkeurigheid, kan het zijn dat vertalingen niet alle nuances van de oorspronkelijke tekst bevatten."