Када је реч о будућности истраживања свемира, један од највећих изазова представља моторе који могу максимизирати перформансе, а истовремено осигурати економичност горива. Ово не само да ће смањити трошкове појединачних мисија, већ ће осигурати да роботизиране свемирске летелице (па чак и посаде свемирске летелице) могу радити дуже време у свемиру, без потребе за допуном горива.
Последњих година овај изазов је довео до неких заиста иновативних концепата, од којих је један недавно изграђен и тестиран од стране ЕСА тима. Овај концепт мотора састоји се од електричног покретача који је способан да „скупи“ оскудне молекуле ваздуха из врхова атмосфере и користи их као погонско гориво. Овај развој ће отворити пут свим врстама сателита који годинама могу да делују у врло ниским орбитама око планета.
Концепт потисног ваздуха који дише ваздухом (ака. Рам-Елецтриц Пропулсион) релативно је једноставан. Укратко, мотор ради на истим принципима као рамскооп (где се сакупља међузвездни водоник да би се обезбедило гориво) и јонски мотор - где се сакупљене честице напуне и избацују. Такав мотор ће уклонити бродски гориво узимајући атмосферске молекуле док пролази кроз врх атмосфере планете.
Концепт је био предмет студије под називом „Електрични погон РАМ-а за рад у орбити ниске Земље: Студија ЕСА“, која је представљена на 30. међународној конференцији о електричном погону 2007. Студија је нагласила како „сателити ниске Земљине орбите подлежу атмосферској атмосфери повући и на тај начин њихов животни век је ограничен са тренутним погонским технологијама количином погонског горива која могу да надокнаде. “
Аутори студије су такође назначили како ће сателити који користе високо специфични импулсни електрични погон бити у стању да компензују повлачење током рада на малој висини током дужег временског периода. Али како закључују, таква мисија би такође била ограничена на количину горива коју може да носи. То је сигурно био случај за гравитационо поље ЕСА-е и стационарни сателит гравитациони прегледник циркулације океана (ГОЦЕ),
Док је ГОЦЕ остао у орбити Земље више од четири године и радио је на висинама од само 250 км (155 миља), његова мисија се окончала оног тренутка када је исцрпео својих 40 кг (88 лбс) ксенона као погонског средства. Као такав, истражен је и концепт електричног погонског система који користи атмосферске молекуле као погонско гориво. Као што је др Лоуис Валпот из ЕСА објаснио у саопштењу ЕСА-е:
„Овај пројекат је започео новим дизајном за скупљање молекула ваздуха као погонског средства са врха Земљине атмосфере на око 200 км надморске висине, са типичном брзином од 7,8 км / с.“
Да би развили овај концепт, италијанска ваздухопловна компанија Ситаел и пољска ваздухопловна компанија КуинтеСциенце удружили су се како би направили нови дизајн усисавања и покретања. Док је КуинтеСциенце изградио усисни канал који би сакупљао и компримирао долазне атмосферске честице, Ситаел је развио двостепени потисник који ће те честице набијати и убрзавати да би створио потисак.
Тим је затим извео рачунарске симулације како би видео како ће се честице понашати у различитим опцијама уноса. Али на крају су одлучили да изведу тест вежбања да виде да ли ће комбиновани унос и потисак радити заједно или не. Да би то постигли, тим је тестирао у вакуумској комори у једном од Ситаелових тестних објеката. Комора је симулирала окружење на висини од 200 км, док је „генератор протока честица“ обезбеђивао надолазеће молекуле велике брзине.
Да би обезбедио потпунији тест и уверили се да ће потисник функционисати у окружењу под ниским притиском, тим је започео паљењем ксенонским потисним средством. Валпот је објаснио:
„Уместо да једноставно измеримо добијену густину на колектору како бисмо проверили дизајн усиса, одлучили смо да прикључимо електрични потисник. На овај начин смо доказали да заиста можемо сакупљати и компримирати молекуле ваздуха до нивоа на коме би се могло догодити паљење потисника и измерити стварни потисак. Прво смо проверили да ли се наш потисник може више пута запалити ксеноном прикупљеним из генератора снопа честица. "
Као следећи корак, тим делимично замењује ксенон мешавином ваздуха између азота и кисеоника како би симулирао горњу Земљину атмосферу. Како се надало, мотор је наставио да пуца, а једино што се променило је боја потиска.
"Када се плава боја мотора на ксенону променила у љубичасту, знали смо да смо успели", рекао је др Валпот. „Систем је напокон упаљен искључиво атмосферским горивом како би се доказала изводљивост концепта. Овај резултат значи да електрични погон који дише ваздухом није више само теорија, већ опипљив, радни концепт, спреман да се развије, како би једног дана био основа нове класе мисија. "
Развој електричних потисника који дишу ваздухом могао би дозволити потпуно нову класу сателита који би годинама могли да делују уз рубове Марсове, Титанове и других телесних атмосфера. Са оваквим оперативним животним веком, ови сателити би могли да прикупе количине података о метеоролошким условима ових тела, сезонским променама и историји њиховог поднебља.
Такви сателити би такође били веома корисни када је реч о посматрању Земље. Будући да би могли да делују на нижим висинама у односу на претходне мисије, а не би били ограничени количином погонског средства које би могли да носе, сателити опремљени ваздушним потисницима који могу дисати могу да раде дуже време. Као резултат, могли би понудити детаљније анализе о климатским променама и поближе пратити метеоролошке обрасце, геолошке промене и природне катастрофе.
