美国宇航局技术

自代理机构初年以来,美国宇航局一直在计划水动力火箭发动机。毕竟,水由氢气和氧气制成,自20世纪60年代以来一直在为空间机构的火箭提供动力。氢气产生任何火箭燃料的最高排气速度,氧气有助于燃烧。分离水的两个元素所需要的只是应用的电荷。

无限无限的水酷/ c小立方体的推进器
Thethers Unlimited的Hydros-C推进器旨在将推进能力引入相对微不足道的立方体,让它们保持或改变它们的轨道。它是在2019年在美国宇航局的探路技术示范器1上飞行。

“Theoretically, the water-electrolysis rocket offers many advantages over more conventional control systems,” reads a 1969 paper out of NASA’s Lewis Research Center (now Glenn Research Center), including high performance, safe materials, simple storage, long lifetime, and low power requirements. The paper details the performance of an early prototype thruster.

但是当时的技术被认为是复杂的并且也有缺点,如它的尺寸和重量和电解的有限功率,注意到1997年Glenn纸张详细说明了另一种更先进的水电发动机原型的性能。甚至今天,该概念仍然是美国宇航局的深空勘探计划的成本,部分地休息了其他世界或小行星在其他世界或小行星上找到水的能力,并将其变成火箭燃料。

然而,在几十年的实验期间,没有人实际生产实用的水电发动机。到现在。

“管理氢气和氧气和过热的蒸汽,有很多材料问题,如腐蚀,”Tethers Unlimited Inc.(Tui)的Cofert Hoyt,Cofounder和Ceo表示。“在整个装置中必须非常小心,以避免腐蚀,并确保电解组件没有被任何其他材料污染。”

考虑到这一点,并在美国宇航局的帮助下,华盛顿的公司的帮助,这家位于华盛顿州的公司已经建造了第一个可行的水电解发动机。目前,美国宇航局对该技术的兴趣源于其努力推进采用现成部分内置的立方体微型,低成本卫星技术的技术。

“直到2000年代初,最小的航天器仍然超过500磅,”Ames Research Center的Elwood Acasid说,他们参与了电解推进器的各个阶段。之前,只有主要公司建造卫星,需要大量的时间,金钱和研发。但由于制造成本下降,特别是随着Cubesat Kits可用的,Agasid说,进入空间发射的空间发射向更多的球员开放。

NASA现在经常通过大学,初创企业和其他人建造的小卫星作为轨道,作为其CubeSat启动计划这样的程序,作为辅助有效载荷。但原子能机构还加强了小卫星的能力,以便在未来的探索和科学任务中使用更多。

采用小型卫星的无限水合卫星,有四分之一的规模
Hydros-M推进器是用于称重110到400磅的小卫星。在任何一侧保持水的罐,而中央单元握住氧气和氢气的电解槽和膀胱,以及航空电子器件。顶部的孔是推进器喷嘴。

As part of the Space Agency’s overall effort to foster CubeSat innovation, in 2010, NASA’s Small Business Innovation Research (SBIR) program released a solicitation for propulsion systems for the mini-satellites, and TUI was one of the respondents selected to receive funding through Ames. Agasid was the contracting officer representative for the two SBIR contracts. “Their approach seemed sound and addressed the issues of water containment and generating sufficient power to enable electrolysis,” he says.

当时,Cubeesats没有推进系统。建立小足够推进者是一项挑战。并且Agasid表示担心允许加压推动系统发射。因此,立方体在很大程度上被困在主要有效载荷的轨道上,他们搭配乘坐,无法改变他们的高度或维持他们的轨道长期。

技术转让

Hoyt说,随着SBIR资金,TUI建造了两个原型并开始测试它们。“控制航空电子学,软件集成和性能和终身改进仍然是必要的。”

根据美国宇航局的小费点征集,空间机构发现了一家公司合作伙伴 - 千年空间系统 - 分享成熟的成本,以便现在呼叫其水源推进器,以换取其中的三种产生的推进系统,用于其Altair小型卫星。Millerenium希望的较大版本的技术,称为Hydros-M,专为称为110至400磅的卫星而设计的技术。

同时,美国宇航局选择了CubeSat版本,HydroS-C,在其第一个探路机技术示范器(PTD)项目上飞行,这会出现新的CubeSat技术。Agasid与Glenn合作,在Ames管理PTD。

Hydros版本推出坦克,携带足够的水来为它们提供大约三年。一旦进入轨道,由太阳能电池板供电的电解槽将水分成氧气和氢气,储存在单独的膀胱中,根据需要将其转印到燃烧室。Hoyt将该系统描述为电动和化学推进的混合动力 - 一个由太阳能电池板供电,但可以释放化学发动机的强大推力。

好处

千年空间系统的艺术渲染的小型天花与太阳能电池板扩展轨道地球
千年空间系统通过帮助NASA的折扣点赞同,通过帮助资助技术的最终发展阶段来购买无限的前三个水电解电机。推进人员将在千禧高原小卫星上飞行。
图片由千年空间系统提供

氨基西德说,水泵方法避免了发射加压系统的风险,因为它在轨道中开始填充其气体囊。他注意到该系统也相对便宜且易于制造,可扩展,并提供省油尺寸。

它在排放和处理方面,它运行了无害的燃料。“你可以让本科生玩它,他们不会毒害自己,”Hoyt说。

他说,Hydros能够提供强大的能量爆发的能力和它的长期经营寿命,使其成为任何需要从一个轨道高度移动到另一个轨道海拔的卫星,然后长期留下长期。例如,地球观测卫星经常在低海拔地飞行以最大化成像分辨率。作为次要有效载荷,这可能需要他们使自己的方式成为一个下轨道,其中从上层大气层拖动需要频繁更正以保持滞留。

除了销售给千年的三个单位外,该公司还向空军技术研究所出售了几种工程模式。虽然Hoyt说他不希望在推动者飞行测试之前被淹没,但该公司正在接受频繁的信息请求。

“推出卫星星座的公司喜欢看到美国国家航空航天局的投资,如此,也可以进行飞行测试,所以他们知道它的工作原理,”Agasid说。

但Tui的内容不仅仅是短期内容。“在未来,我们将在努力帮助站立整个空间经济,我们认为水作为一个基本资源,这是经济的关键,”Hoyt说。下一代Hydros推进员将包括加油口,无限期地延伸其运营寿命。而Hoyt期待收获用于深空旅行的水。

NASA仍在努力确定是否有可能在空间中找到,恢复和充分净化水。“但假设您可以,这项技术将允许您进行深度空间探索,永不担心推进剂耗尽。”