Penggerak ion yodium mendorong satelit ke luar angkasa untuk pertama kalinya |  Riset
Research

Penggerak ion yodium mendorong satelit ke luar angkasa untuk pertama kalinya | Riset

Yodium suatu hari nanti dapat mendorong dan memposisikan konstelasi satelit mini setelah uji pertama pendorong berbasis yodium di luar angkasa. Sistem ini menawarkan solusi propelan yang lebih murah, lebih fleksibel dan lebih efisien untuk manuver satelit daripada teknologi pendorong listrik yang ada, yang sebagian besar mengandalkan xenon.

Gambar yang menunjukkan sistem propulsi listrik yodium

‘Yodium adalah propelan yang mengubah permainan dan hasil kami menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa itu bukan hanya pengganti xenon yang layak, tetapi juga memberikan peningkatan kinerja,’ kata Trevor Lafleur, insinyur utama di ThrustMe, perusahaan Prancis di belakang teknologi.

Penggerak ion cenderung digunakan pada satelit kecil karena memiliki efisiensi bahan bakar yang sangat tinggi. Mereka biasanya menggunakan tenaga surya untuk mempercepat ion gas propelan secara elektrik agar dapat bergerak, mengubah orbit, dan menghindari tabrakan. Xenon telah menjadi propelan pilihan dominan dalam sistem seperti itu karena massa atomnya yang relatif tinggi (131) – suatu kebutuhan untuk menghasilkan rasio daya-terhadap-dorong yang tinggi. Xenon juga cocok karena terionisasi dengan cepat, yang membatasi kehilangan daya selama pembangkitan plasma. Selain itu, ini adalah gas inert dengan reaktivitas kimia dan toksisitas yang sangat rendah.

Namun, ada tren yang berkembang dalam industri ruang angkasa menuju satelit yang semakin kecil yang membentuk jaringan, atau konstelasi, satelit. Kelangkaan dan biaya xenon telah memicu kekhawatiran bahwa permintaan di masa depan dapat menyebabkan fluktuasi harga yang cukup besar dan masalah pasokan.

Ada juga kekhawatiran akan lebih banyak tabrakan di orbit dan puing-puing luar angkasa jika satelit diluncurkan ke luar angkasa tanpa kemampuan propulsi. Beberapa perkiraan menunjukkan sebanyak 24.000 satelit akan diluncurkan dalam 10 tahun ke depan. ‘Banyak satelit kecil memiliki sedikit atau tidak ada propulsi saat ini karena kesulitan yang berkaitan dengan penyimpanan propelan gas seperti xenon,’ kata Lafleur.

‘Pendorong ion, sampai lima tahun terakhir, digunakan lebih sedikit dan oleh karena itu xenon dapat digunakan dengan kelangkaan yang tidak terlalu menjadi masalah,’ kata Charlie Ryan yang mengembangkan sistem propulsi pesawat ruang angkasa kecil di University of Southampton, Inggris. Namun pertumbuhan pesat industri luar angkasa membuat penggunaan xenon menjadi tidak berkelanjutan.

Solusi padat

Selama sekitar 20 tahun, para peneliti telah mengeksplorasi penggunaan yodium – yang juga memiliki massa atom tinggi di 125 – sebagai propelan alternatif. Yodium jauh lebih berlimpah dan lebih murah daripada xenon dan memiliki kerapatan tiga kali lipat xenon, bahkan ketika gas diberi tekanan. Selain itu, karena yodium berbentuk padat pada suhu kamar, yodium tidak menimbulkan risiko ledakan atau memerlukan tangki penyimpanan bertekanan tinggi yang berat, menjanjikan sistem berbasis yodium yang lebih sederhana dan mini.

Skema yang menunjukkan NPT30-I2

Namun, itu hanya diuji di lapangan sampai sekarang karena berbagai tantangan rekayasa. Salah satunya adalah merusak wadah penyimpanannya. Lain adalah bahwa yodium padat pertama-tama perlu disublimasikan di lingkungan ruang yang keras untuk menghasilkan gas yang diperlukan untuk propelan. Ia juga memiliki kimia plasma yang lebih kompleks daripada xenon dan banyak sifat fisiknya tidak dipahami dengan baik.

‘Yang lain telah mengembangkan sistem serupa, tetapi ThrustMe adalah yang pertama memecahkan tantangan teknik menggunakan propelan yang sulit ditangani dan mengujinya di luar angkasa,’ jelas Ryan. ‘Ini juga memiliki keunggulan penyimpanan yang signifikan, menjadikannya pilihan ideal untuk propulsi satelit kecil.’

Pendorong listrik ThrustMe bekerja dengan terlebih dahulu mengubah yodium padat menjadi gas dengan memanaskannya hanya dengan daya 1 watt. Gas kemudian mengalir ke ruang di mana ia dibombardir oleh elektron yang dihasilkan ketika arus diterapkan ke antena frekuensi radio. Medan elektromagnetik yang dihasilkan mempercepat elektron sehingga ketika tabrakan dengan molekul gas yodium terjadi, dua elektron dan ion yodium bermuatan positif dihasilkan, menciptakan plasma.

Ion positif kemudian diekstraksi dari plasma dan dipercepat ke kecepatan yang sangat tinggi menuju knalpot dan ini menghasilkan daya dorong. Untuk mencegah sistem propulsi dan pesawat ruang angkasa dari pengisian, kelebihan elektron dikeluarkan ke dalam asap knalpot.

ThrustMe meluncurkan sistemnya ke orbit sebagai bagian dari satelit pelacak pesawat China pada November 2020. Ini berhasil menembakkan pendorong untuk pertama kalinya pada akhir Desember 2020, diikuti oleh beberapa uji tembak lagi selama bulan-bulan berikutnya. ‘Kami sangat senang ketika kami tahu sistem propulsi beroperasi dengan benar dan kami melihat hasil pertama dari sistem propulsi listrik yodium di luar angkasa,’ kata Lafleur.

‘Ini adalah hasil yang menarik,’ kata Benjamin Jorns yang mengembangkan propulsi listrik di University of Michigan, AS. ‘Para penulis telah menunjukkan bahwa banyak masalah teknis yang diketahui – penurunan kinerja dan tantangan dengan pengiriman aliran – dapat diselesaikan.’

‘Saya berharap ini akan berdampak besar pada industri satelit kecil. Penyedia selalu mencari teknologi seperti ini yang ekonomis dan aman untuk pesawat ruang angkasa mereka,’ kata Jorns. ‘Dengan itu, salah satu tantangan menarik untuk waktu dekat adalah untuk melihat apakah metrik kinerja dari sistem daya rendah seperti ini akan cukup tinggi untuk memenuhi persyaratan misi untuk penyedia pesawat ruang angkasa.’

Posted By : togel hari ini hongkong yang keluar 2021