جایگزینی آب به جای سوخت موشک؛ انقلاب در حمل‌ و نقل فضایی

پروژه WET در دانشگاه بولونیا، به عنوان گامی در جهت توسعه پیشران‌هایی با استفاده از آب، توجه جهانیان را جلب کرده است. این سیستم جدید با بهره‌گیری از فرآیند الکترولیز، آب را به پلاسما تبدیل می‌کند. هرچند پیش از این، نمونه‌هایی از این فناوری برای پرتاب‌های کوچک مانند CubeSat‌ها ارائه شده است، اما هنوز در کاربردهای وسیع‌تر مورد استفاده قرار نگرفته است.

هدفی بلندپروازانه: حرکت ماهواره‌های کوچک با آب

طبق گزارش منابع معتبر، هدف نهایی پژوهشگران پروژه WET طراحی پیشرانی است که ماهواره‌های کوچک (SmallSat) را با بهره‌گیری از منابع آبی حرکت دهد. در حالی که سوخت‌های فسیلی تا امروز پایه اصلی پیشران‌های فضایی بوده‌اند، اما مشکلات زیست‌محیطی و منابع محدود، ضرورت یافتن جایگزین‌هایی سازگارتر با محیط زیست را برجسته کرده است.

سوخت‌های فسیلی با انتشار دی‌اکسید کربن و دیگر آلاینده‌ها، آسیب‌های گسترده‌ای به جو زمین وارد می‌کنند. به همین دلیل، نهادهایی نظیر آژانس فضایی اروپا (ESA)، ناسا و سایر آژانس‌های علمی در تلاش برای بهره‌گیری از آب به عنوان یک منبع جایگزین هستند.

<

ساختار پیشران جدید: استفاده از پلاسما

موتور‌هایی که از هیدروژن و اکسیژن جداشده از آب بهره می‌برند، از مدت‌ها پیش توسط ناسا و دیگر گروه‌ها توسعه یافته‌اند. موفقیت پرتاب ماهواره PTD-1 CubeSat در سال ۲۰۲۱ با چنین سیستمی، گام مهمی در این حوزه بود. اکنون، تیم دانشگاه بولونیا روی تولید پلاسمای آب به وسیله الکترولیز تمرکز کرده است. این روش از تبدیل انرژی الکتریکی به نیروی رانشی برای حرکت موشک بهره می‌برد.

در این فرآیند، آب با گرمایش شدید به بخار تبدیل شده و در دماهای بالا، مولکول‌های آن به هیدروژن و اکسیژن تفکیک می‌شوند. سپس این عناصر به شکل یون‌ها و الکترون‌ها وارد مرحله‌ای می‌شوند که به آن پلاسما می‌گویند، حالتی که منبع اصلی تولید نیرو در این سیستم جدید است.

نگاهی به تاریخچه استفاده از الکترولیز

استفاده از الکترولیز برای تولید سوخت موشک، موضوعی است که شاید به گذشته‌های دور برگردد؛ ناسا از سال ۱۹۶۰ در حال مطالعه و آزمایش این فناوری بوده است. بر اساس مستندات، یک موتور آزمایشی که در سال ۱۹۶۹ تولید شد، مزایای قابل توجهی نظیر ایمنی بالا، ذخیره‌سازی آسان و طول عمر بیشتر داشت. دانشگاه بولونیا، در ادامه این راه، تجهیزات خود را در آزمایشگاه آلما تقویت کرده تا تحقیقات را برای اجرایی کردن این فناوری پیش ببرد.

هدف‌گذاری و برنامه‌های نسل جدید پیشران‌ها

اگرچه هنوز برخی جنبه‌های طراحی این سیستم‌ها در حال بررسی است، اما تیم پروژه WET امیدوار است پیشران‌هایی با توان ۵۰۰ تا ۱۰۰ وات را به نتیجه برساند. این توان به طور خاص برای ماهواره‌های کوچک و حتی مأموریت‌های اکتشاف فضای عمیق بسیار مناسب است.

چشم‌انداز آینده: آب به عنوان سوخت فراگیر فضایی

آب، به عنوان یک منبع ارزان و در دسترس، امکانات جدیدی برای اکتشافات فضایی فراهم می‌کند. انعطاف‌پذیری آن و امکان تأمین در فضا، این ماده را به گزینه‌ای ایده‌آل بدل کرده است. از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی نیز، این فناوری گامی بلند برای پیشبرد صنعت فضایی به شمار می‌رود.

از آنجایی که آب در سراسر منظومه شمسی یافت می‌شود، نگرانی از بابت کمبود سوخت برای فضاپیما ها در آینده نزدیک وجود نخواهد داشت. این موضوع، راه را برای مأموریت‌های بلندمدت و پایدارتر در اعماق فضا هموار می‌کند.