Motor bez paliva: novozélandský pohon poháněný jen Sluncem prošel testem

Satelit velikosti krabice od bot právě ukázal, že vesmírné plavidlo se dá otáčet a stabilizovat bez jediné kapky paliva. Novozélandská společnost Zenno Astronautics otestovala na oběžné dráze svůj systém „Supertorquer", který stojí na supravodivých magnetech. Zařízení vyneslo na palubě satelitu Mira loni v listopadu, a podle firmy odvedlo v prvních testech přesně to, co mělo. Informoval o tom server Space.com.

Mira je dílem kalifornského startupu Impulse Space a k orbitě ji dopravila mise SpaceX Transporter 12. Krátce po startu se rozběhly zkoušky Zenno systému a ten obstál. „Je to technologie, která plavidlu umožní neztrácet stabilitu ve vesmíru a mířit správným směrem," řekl serveru Space.com zakladatel a šéf Zenno Astronautics Max Aršavskij.

Princip je jednodušší, než se zdá. Uvnitř jednotky sedí několik supravodivých magnetů namířených do různých os. Když se zapnou, vytvoří magnetické pole, které reaguje s magnetickým polem Země. „Protože dokážeme ovládat magnetické pole na satelitu, dokážeme řídit, jak se natáčí vůči Zemi," vysvětlil Aršavskij.

Chladit v kosmu, kde je horko

Supravodivé magnety tvoří cívky z drátu s nulovým elektrickým odporem. Tím pádem jimi projde mnohem větší proud než běžnými vodiči a výsledkem je silnější magnetické pole. Háček je v tom, že supravodivé materiály získají své vlastnosti až po zchlazení na extrémně nízké teploty. V pozemských laboratořích se k tomu používají nádrže s tekutým heliem nebo dusíkem. Ve vesmíru to nejde, jednotka proto musí přebytečné teplo odvádět přímo do okolního prostoru.

„Magnety potřebují pracovat při minus 200 stupních Celsia," popsal Aršavskij. „Ale i když je kosmos studený, samotný satelit studený není. Má kolem dvaceti stupňů, je docela teplý, protože míříme na Slunce." Řešením je pouzdro obalené vrstvami izolace a doplněné tepelným čerpadlem, které odsává veškeré přebytečné teplo. Kdykoliv satelit potřebuje pohnout, cívky se napájejí z baterie, kterou dobíjejí solární panely.

„Přeměňuje to solární energii přímo v užitečnou práci," dodal Aršavskij. „Energie je jediná věc, které je ve vesmíru nadbytek, a můžete ji použít k pohonu magnetu, který vytvoří zrychlení. Dá vám to zrychlení bez paliva."

Firma vznikla v roce 2017, když Aršavskij ještě studoval inženýrství na Univerzitě v Aucklandu. O rok později se prosadila díky vítězství v soutěži Velocity $100K Challenge a později do ní vstoupili investoři: úvodní kolo ve výši 10,5 milionu novozélandských dolarů vedla firma GD1, jak popisuje Univerzita v Aucklandu. Test na satelitu Mira navazuje na dřívější úspěch. Už v prosinci 2023 vynesla raketa SpaceX Falcon 9 systém Z01, což byla podle univerzity vůbec první demonstrace vysokoteplotního supravodivého elektromagnetu ve vesmíru.

Cesta k Měsíci i ochrana před zářením

Novozélandský tým není jediný, kdo v téhle oblasti tlačí hranice. Vývoj pohonů AF-MPD se supravodiči běží už od sedmdesátých let, ale výzkumníci z institutu Paihau-Robinson překonali zásadní překážku, když místo měděných elektromagnetů nasadili vysokoteplotní supravodiče s téměř nulovým odporem. V roce 2023 instalovali svůj první prototyp na iontový pohon na Nagoya University v Japonsku a thruster podle magazínu IEEE Spectrum úspěšně odpálili víc než stokrát.

Zenno má ambice mnohem větší než jen stabilizovat satelity. Firma chce v budoucnu vypustit rozměrnější systémy, které by umožnily kosmickým plavidlům dokovat nebo provádět operace v těsné blízkosti jiných objektů, opět jen s pomocí solárně napájených magnetů. Aršavskij si představuje magnety tak silné, že by dokázaly hnát plavidla k Měsíci a Marsu čistě na sluneční energii.

„Jakmile máte supravodivou technologii ve vesmíru, můžete vytvářet velmi silná magnetická pole a využít je k různým věcem," řekl. „Můžete věci ve vesmíru zrychlovat, nebo úplně změnit dráhu satelitu bez paliva." Podle něj je cíl jasný: „V podstatě se snažíme odstranit veškerou závislost na pozemských zdrojích, abychom mohli budovat udržitelný průmysl ve vesmíru."

Silné magnety by mohly řešit i jeden z největších strašáků dlouhých misí. Kosmické záření patří k nejvážnějším zdravotním hrozbám pro astronauty, kteří opustí ochranné magnetické pole Země. Vysoce energetické galaktické paprsky pronikají běžnými stínicími materiály a poškozují DNA. Evropský projekt Space Radiation Superconducting Shield, ukončený v roce 2015, ukázal, že právě supravodiče jsou slibnou cestou k magnetickému stínění posádek, a to hlavně kvůli nižší hmotnosti oproti klasickým magnetům, jak uvádí databáze CORDIS.

„Když letíme do vesmíru, ubližuje nám radiace, a tyhle supravodivé magnety kolem plavidla vytvoří jakési magnetické deštníky, které chrání jeho vnitřek," vysvětlil Aršavskij. „Takže dokážeme lidi ve vesmíru před tím zářením ochránit."

Zenno Astronautics chce ještě letos vypustit větší demonstrátor v rámci mise, kterou zatím nezveřejnila.

Zdroje:

• Space.com
• auckland.ac.nz
• spectrum.ieee.org
• cordis.europa.eu

Na přípravě článku se podílela umělá inteligence.