I ricercatori dell'Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) e dell'Universidad Politécnica de Madrid hanno progettato e brevettato un nuovo sistema senza propellente per satelliti che consente la generazione di energia elettrica e la spinta a bordo. Questa innovazione, che ha portato a due brevetti nazionali, ha attirato l'interesse dell'Agenzia spaziale europea e dell'industria spaziale.

Il sistema si basa su quello che è noto come un tether a bassa funzione di lavoro, un sottile, Nastro di alluminio delle dimensioni di un chilometro di pochi centimetri di larghezza con proprietà di emissione di elettroni migliorate alla ricezione della luce solare e del calore. Il nastro, che viene arrotolato in bobina durante il lancio, viene dispiegato una volta in orbita.

Attraverso l'elettromagnetismo, il cavo può generare energia passivamente quando l'altitudine del satellite si abbassa. Al contrario, se c'è potenza disponibile per l'uso a bordo, il cavo può essere utilizzato per produrre una forza di spinta che aumenta l'altitudine dell'orbita. Inventore Gonzalo Sánchez Arriaga, Ramón y Cajal ricercatore presso il Dipartimento di Bioingegneria e Ingegneria Aerospaziale presso UC3M, dice, "Si tratta di una tecnologia dirompente perché permette di trasformare l'energia orbitale in energia elettrica e viceversa senza utilizzare alcun tipo di consumabile.

"A differenza delle attuali tecnologie di propulsione, il tether a basso lavoro non ha bisogno di propellente e utilizza le risorse naturali dell'ambiente spaziale come il campo geomagnetico, il plasma ionosferico e la radiazione solare."

I due brevetti "Sistema per la generazione di energia elettrica in orbita mediante cavi conduttori galleggianti, " e "Sistema per la propulsione in orbita tramite cavi conduttori galleggianti, " si basano su un effetto elettrodinamico noto come resistenza di Lorentz.

La resistenza di Lorentz può essere facilmente osservata lasciando cadere un magnete all'interno di un tubo di rame. "I collegamenti spaziali sono stati studiati per decenni e hanno volato in più di 20 missioni spaziali. Il nostro contributo a questa tecnologia deriva da un design straordinariamente semplice in cui due nastri di alluminio leggeri dispiegati da un satellite senza alcun emettitore di elettroni attivo sono in grado di fornire energia e / o propulsione a un veicolo spaziale. Inoltre, per rendere le cose più efficienti, abbiamo pensato di sfruttare l'effetto fotoelettrico dei nastri esposti alla luce solare. Riteniamo che questa sia una semplificazione estremamente importante che può potenziare la tecnologia tether, " afferma l'altro autore del brevetto, Claudio Bombardelli, dal gruppo di ricerca UPM Space Dynamic.

Possibili applicazioni

Il sistema fornisce energia utile in orbita mentre il satellite è in disorbita, questo è, la sua quota è diminuita fino al rientro e alla combustione nell'atmosfera. Per questa ragione, la tecnologia è ideale per eliminare i detriti spaziali. Inoltre, se il satellite ha alimentazione a bordo, il cavo può funzionare al contrario e generare spinta per aumentare l'altitudine.

"Questa potrebbe essere un'applicazione interessante per la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), ad esempio. Oggi, una grande quantità di propellente deve essere utilizzata per rilanciare l'altitudine della ISS per compensare l'azione della resistenza atmosferica, " osserva Gonzalo Sánchez Arriaga. "Con una funzione di collegamento a basso lavoro e l'energia fornita dal pannello solare della ISS, la resistenza atmosferica potrebbe essere compensata senza l'uso di propellente, " Aggiunge.

Per la sua semplicità, operazione passiva, e mancanza di materiali di consumo, i cavi a bassa funzione di lavoro rappresentano una tecnologia promettente per la generazione di energia e spinta nello spazio, secondo i ricercatori. Hanno fornito informazioni sui collegamenti a bassa funzione lavorativa all'Agenzia spaziale europea e sono in contatto con esperti negli Stati Uniti e in Giappone. Inoltre, importanti attori del settore spaziale, come la società spagnola SENER, hanno mostrato il loro interesse per questa innovazione.

I prossimi passi prevedono l'estensione dei brevetti all'area europea e l'avvio della produzione di prototipi su piccola scala. "La sfida più grande è la sua produzione perché il cavo dovrebbe raccogliere proprietà molto specifiche di emissione ottica ed elettronica, "dice Sánchez Arriaga." "Abbiamo ricevuto di recente un piccolo assegno di ricerca dal Ministero dell'Economia, Industria e competitività della Spagna per studiare materiali promettenti. Stiamo anche coordinando un consorzio internazionale e abbiamo presentato una proposta di ricerca e sviluppo FET-OPEN alla Commissione europea. Il progetto FET-OPEN sarebbe fondamentale perché considera la produzione e la caratterizzazione del primo tether a bassa funzione di lavoro e lo sviluppo di un kit di deorbita basato su questa tecnologia da testare in una futura missione spaziale. Se finanziato, sarebbe un trampolino di lancio verso il futuro dei legami a bassa funzione lavorativa nello spazio, " conclude.