تحولی در صنعت فضایی: آیا آب جایگزین سوخت موشک خواهد شد؟

فابریزیو پونتی، استاد مهندسی صنعتی در دانشگاه بولونیا در یک بیانیه مطبوعاتی گفته است:

پروژه WET تنها درباره توسعه یک فناوری نوآورانه نیست، بلکه در مورد خلق چشم‌اندازی جدید برای آینده اکتشافات فضایی است.

اما پلاسما چگونه از آب تولید می‌شود؟ پلاسما اغلب به‌عنوان چهارمین حالت ماده (پس از جامد، مایع و گاز) در نظر گرفته می‌شود و از طریق الکترولیز به دست می‌آید. هنگامی که آب با جریان الکتریکی گرم می‌شود، تبخیر می‌شود؛ اما در دمای بسیار بالا، مولکول‌های بخار آب به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شوند. سپس، اتم‌های هیدروژن و اکسیژن در دمای بالاتر به یون‌ها و الکترون‌ها تبدیل می‌شوند که عناصر اصلی تشکیل‌دهنده پلاسما هستند.

پلاسما یونیزه شده است و بار الکتریکی آن بر اساس از دست دادن الکترون‌ها تعیین می‌شود، چراکه هسته‌های اتمی حداقل یکی از الکترون‌های خود را در این فرآیند از دست می‌دهند. برای اینکه یک ماده فوق‌گرم‌شده به‌عنوان پلاسما شناخته شود، مقدار مشخصی از اتم‌های آن باید یونیزه شوند. در پیشران‌های موشکی، انرژی الکتریکی تولیدشده از تشکیل پلاسما نیروی رانشی ایجاد می‌کند که موشک را به فضا پرتاب می‌کند.

ناسا از اواخر دهه ۱۹۶۰ در حال آزمایش الکترولیز برای تولید سوخت موشک بوده است. در واقع، گفته می‌شود یک موتور موشکی آزمایشی که در سال ۱۹۶۹ در مرکز پژوهشی گلن (Glenn Research Center) توسعه یافته، «نسبت به سیستم‌های کنترلی متداول، مزایایی از جمله عملکرد بالا، مواد ایمن، ذخیره‌سازی ساده، عمر طولانی و نیاز کمی به توان» داشته است.

دانشگاه بولونیا قصد دارد تجهیزات آزمایشگاهی خود را در آزمایشگاه پیشران آلما (Alma Propulsion Laboratory) ارتقا دهد تا آزمایش‌های لازم را انجام داده و ثابت کند که این فناوری قابلیت اجرایی شدن را دارد. اگرچه بسیاری از جوانب مربوط به ارتقای پیشران‌های پروژه WET هنوز مورد بررسی قرار نگرفته‌اند، اما پژوهشگران قصد دارند مدلی را طراحی کنند که با توان تقریبی ۵۰۰ تا ۱۰۰ وات کار کند که این محدوده توان برای ماهواره‌های کوچک موسوم به SmallSat مناسب است. این فناوری جدید می‌تواند برای مأموریت‌هایی در اعماق فضا نیز مورد استفاده قرار گیرد.

به کمک آب که یک پیشران سازگار با محیط زیست و انعطاف‌پذیر است، امکانات بی‌سابقه برای اکتشافات فضایی با تمرکز ویژه بر پایداری اقتصادی و زیست‌محیطی در آینده ایجاد خواهد شد.

این نوع پیشران مزیت دیگری هم دارد؛ آب در سراسر فضا یافت می‌شود، بنابراین، کمبود سوخت مشکلی برای فضاپیماهای آینده نخواهد بود.

منبع: روزیاتو