Pe piața înfloritoare a sateliților, micro-rachetele sunt următoarea evoluție semnificativă16 min read

Tot mai mulți sateliți miniaturali sunt lansați în fiecare an, ceea ce duce la creșterea cererii pentru rachete mai mici.

Viața contemporană ar fi aproape imposibilă fără sateliți. Multe dintre activitățile pe care oamenii le desfășoară în prezent pe Pământ se bazează în mare măsură pe ceea ce se întâmplă deasupra capetelor lor – de la monitorizarea incendiilor de vegetație, a defrișărilor și a temperaturilor suprafețelor marine până la facilitarea conexiunilor la noile tehnologii mobile precum 5G în zonele greu accesibile.

Un val recent de sateliți miniaturali mai ieftini, lansați pe orbite joase de 500 până la 1.000 de kilometri deasupra Pământului de companii precum SpaceX a lui Elon Musk și OneWeb din Marea Britanie, semnalează o tendință crescândă.

Mai puțin înseamnă mai mult

Acești sateliți, dintre care unii urmăresc întreaga suprafață a Pământului și furnizează detalii nemaivăzute, pot fi de dimensiunea unei cutii de pantofi sau chiar mai mici. Se preconizează„Satellite demand to quadruple over the next decade”, euroconsult-ec.com că vor fi lansați, în medie, peste 2.500 de astfel de sateliți anual în următorul deceniu.

Pentru a ajunge în spațiu la costuri convenabile, sateliții mici trebuie deseori să „co-voiajeze” pe rachete mari. Dezvoltarea unor rachete mai mici ar permite accesul mai rapid și mai personalizat în spațiu, deschizând piața către o gamă mai largă de furnizori specializați.

„Sateliții mai mici pot călători pe vehicule de lansare mari, dar există probleme precum timpul de ajungere pe orbită, deoarece trebuie rezervat un slot în prealabil, iar vehiculul trebuie să meargă exact acolo unde trebuie să ajungă sateliții tăi”, a spus Xavier Llairó, director comercial și cofondator al Pangea Aerospace din Barcelona, Spania. „Companiile care îi lansează au nevoie de acces individualizat la spațiu.”

Proiectul RRTB,„Recovery and Return-To-Base European Reusable Micro-Launcher Project”, cordis.europa.eu finanțat de UE și coordonat de Pangea, investighează modalități rentabile de a trimite în spațiu rachete mici care să poată transporta o încărcătură de până la 500 de kilograme. Speranța este să aibă un motor gata de zbor până în 2025.

Cheia este găsirea unor modalități de reutilizare a acestor micro-lansatoare, reducând la minimum impactul la care sunt supuse la reintrarea în atmosfera Pământului și permițându-le să aterizeze în siguranță. Ar fi, de asemenea, mai ecologic decât utilizarea lansatoarelor o singură dată.

„Prin reutilizare, poți să reduci investiția, să utilizezi mai puține mijloace de producție și să ai o frecvență mai mare de lansare”, a spus Llairó.

Europa nu are momentan o metodă dovedită de a face acest lucru, potrivit RRTB, care se încheie luna aceasta după trei ani.

Prima secțiune

RRTB s-a concentrat pe reutilizarea primei secțiuni – sau trepte – a rachetei, situată la baza sa. Aceasta asigură cea mai mare parte a propulsiei imediat după lansare, înainte de a se desprinde și a cădea din nou pe Pământ, adesea în ocean. Cu o încărcătură mai ușoară, celelalte trepte ale rachetei își continuă drumul pentru a duce sateliții pe orbită.

Însă prima treaptă se poate deteriora în timp ce coboară cu viteză mare prin atmosfera Pământului, precum și de la apa oceanului. Dificultățile și costurile recuperării și readucerii rachetei la punctul de lansare pot însemna un deranj prea mare.

„Atunci când cad în mare, reutilizarea lor este foarte, foarte dificilă”, a spus Llairó.

Răspunsul constă în găsirea unei modalități pentru ca prima treaptă să reintre în atmosfera Pământului în siguranță și să aterizeze la o bază de andocare din apropierea punctului de lansare sau pe un șlep, potrivit lui Llairó.

Totodată, racheta trebuie proiectată în așa fel încât să poată transporta o încărcătură suficient de mare pentru ca operațiunea să fie viabilă din punct de vedere economic.

Pentru a găsi modalități de a reduce deteriorarea micro-lansatoarelor cu ocazia reintrării în atmosfera Pământului și a aterizării, echipa RRTB a testat un model la scară redusă al unei rachete mici într-un tunel aerodinamic.

Potrivit lui Llairó, obiectivul ideal pentru lansatoarele mai mici este evitarea pornirii motoarelor pentru reintrarea în atmosferă. Astfel, lansatoarele ar putea transporta o încărcătură inițială mai mare prin reducerea greutății combustibilului pe care trebuie să îl transporte.

Un ajutaj nou

Echipa s-a confruntat cu dificultăți atunci când racheta avea în jurul motorului un ajutaj tradițional în formă de clopot, dar forma conică a fost mai promițătoare. Acest ajutaj „aerospike” ajută la dispersia căldurii în așa fel încât diminuează impactul suportat de vehicul.

„Facilitează pătrunderea mai lină în atmosferă”, a spus Llairó. „Acest lucru este valabil nu doar pentru vehiculele de lansare mici, ci și pentru cele mai mari. A fost o constatare neașteptată, pentru că nu asta căutam inițial.”

Deși motoarele aerospike consumă mai puțin combustibil decât motoarele convenționale, Llairó a afirmat că aceste beneficii au fost contrabalansate până acum de complexitățile și costurile operațiunilor de inginerie, inclusiv de dificultățile de răcire. Cu toate acestea, tehnicile precum imprimarea 3D – care este valorificată de Pangea – le fac mai viabile.

„Tehnologia aerospike va schimba modul în care ajungem în spațiu și revenim pe Pământ”, a spus Llairó. „Este un facilitator major pentru posibilitatea de reutilizare a rachetelor.”

Până atunci, acesta a spus că motorul pe care echipa plănuiește să îl utilizeze va fi alimentat cu metan din bioresurse.

De asemenea, continuă misiunea de a spori gradul de reutilizare a pieselor individuale ale rachetelor, de exemplu, cu materiale pe bază de aluminiu pentru rezervoarele de combustibil.

„Pentru ca lucrurile să fie viabile din punct de vedere economic, cât mai multe rachete trebuie să aterizeze în siguranță și trebuie reutilizate cât mai multe dintre componentele lor”, a spus Llairó.

Pregătire pentru lansare

În timp ce RRTB s-a concentrat pe posibilitatea de reutilizare a rachetelor, compania aerospațială Orbex din Regatul Unit se pregătește să inaugureze propriul micro-lansator ușor și ecologic.

În cadrul proiectului PRIME,„Innovative Low-Mass Tanks for a Low-Cost, Low-Carbon European Micro-Launch Vehicle”, cordis.europa.eu finanțat de UE, Orbex a dezvăluit în luna mai a anului trecut un prototip de rachetă lung de 19 metri – menit a fi primul micro-lansator european complet orbital pentru sateliți mici.

De asemenea, racheta este proiectată astfel încât să fie reutilizabilă prin recuperarea pieselor care nu ard în atmosferă. Deși firma nu a dezvăluit încă modul în care va face acest lucru, un purtător de cuvânt al Orbex a declarat că metoda va fi „complet nouă”.

Compania speră ca racheta Prime să poată efectua prima lansare anul acesta, cu condiția îndeplinirii unor cerințe prealabile, inclusiv obținerea unei licențe de lansare.

„Am vândut deja un număr de sloturi de lansare furnizorilor de sateliți comerciali, dar mai trebuie să anunțăm data lansării inaugurale”, a spus directorul executiv al companiei Orbex, Chris Larmour. Acesta a fost și coordonator al proiectului PRIME, care s-a derulat timp de trei ani până în iunie 2022.

O rachetă mai ecologică

Racheta va utiliza drept carburant biopropan, format ca produs suplimentar în crearea biodieselului, obținut din surse precum deșeurile de uleiuri vegetale și uleiul alimentar uzat.

Acesta va fi combinat cu oxigen lichid, un „agent propulsor criogenic’’ – un gaz răcit sub temperatura de îngheț și condensat într-un lichid foarte inflamabil.

Prin aceste măsuri, racheta și-ar putea reduce emisiile de carbon cu până la 96%„World’s Most Environmentally friendly space rocket”, orbex.space comparativ cu alte vehicule de lansare de dimensiuni similare și alimentate cu combustibili fosili.

„Orbex Prime va fi cea mai ecologică rachetă spațială din lume, alimentată cu biocombustibil din surse regenerabile”, a spus Larmour.

Rezervoarele de combustibil sunt fabricate din fibră de carbon, care este foarte rezistentă și ușoară.

Orbex estimează că Prime va cântări cu circa 30% mai puțin decât lansatoarele tradiționale, facilitând astfel o mai mare eficiență și performanțe sporite, care sunt cruciale pentru sateliții mici. Mai mult, racheta este proiectată astfel încât să nu lase resturi pe Pământ și pe orbită.

De pe cosmodromul din Sutherland, pe coasta de nord a Scoției, compania estimează că va putea lansa până la 12 rachete anual. Se preconizează, de asemenea, că construcția și funcționarea cosmodromului vor fi neutre din punctul de vedere al emisiilor de carbon.

Proximitatea sa relativă față de Glasgow va contribui la valorificarea industriei spațiale în plin avânt din zonă, orașul urmând să producă mai mulți sateliți decât oriunde altundeva în Europa. Orbex crede că va exista astfel cadrul adecvat pentru avântul actorilor din regiune.

„Industria sateliților și cererea de lansatoare care să pună sateliții pe orbite specifice s-au dezvoltat în ultimii ani și continuă să crească exponențial”, a spus Larmour. „Se creează astfel o cerere uriașă pentru lansări dedicate și sustenabile.”

Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate de UE. Articolul a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.