Nhiên liệu Mới Cho Vệ Tinh An Toàn Đến Mức Không Gây Nổ Cho Người

Trong tháng này, một vệ tinh nhỏ sẽ đồng hành trên tàu vũ trụ Falcon Heavy của SpaceX để thực hiện thử nghiệm đầu tiên trên thế giới về nhiên liệu vệ tinh “xanh” trong không gian. Vệ tinh được nạp nhiên liệu bằng AF-M315E, một chất được Không quân phát triển hơn 20 năm trước như một lựa chọn thay thế cho chất nhiên liệu phổ biến nhất của vệ tinh, hydrazine. Nếu thành công, AF-M315E có thể làm cho vệ tinh hiệu quả hơn nhiều, giảm thời gian triển khai vệ tinh từ tuần thành ngày và giảm đáng kể yêu cầu an toàn cho việc lưu trữ và xử lý nhiên liệu vệ tinh, một lợi ích cho con người và môi trường. Nhìn vào tương lai, các nhà khoa học làm việc trên nhiên liệu nói rằng nó sẽ đóng một vai trò lớn trong việc giúp thúc đẩy hoạt động vệ tinh ở ngoại hành tinh.

Hydrazine là một nhiên liệu dễ bay hơi có thể làm hỏng ngày của bạn—và có thể làm hỏng cả cuộc sống nếu bạn tiếp xúc với nó. Để nạp nhiên liệu cho một vệ tinh, bạn cần rất nhiều cơ sở hạ tầng an toàn, bao gồm “SCAPE suits” toàn thân được làm áp suất chỉ để xử lý chất này. Ngược lại, AF-M315E thì ít độc hại hơn cả caffeine, vì vậy bạn chỉ cần một chiếc áo khoác thí nghiệm và một bơm. “Chúng tôi đơn giản là ngồi trong một phòng cùng một can nhựa nó khi chúng tôi đang nạp nhiên liệu cho vệ tinh,” nói Chris McLean, một kỹ sư tại Ball Aerospace và người điều hành dự án Truyền thụ Nhiên liệu Xanh của NASA.

Khác với hydrazine, có độ nhớt, AF-M315E có mật độ nhiên liệu tăng “số dặm trên mỗi gallon” cung cấp cho vệ tinh tăng 50%, so với cùng một lượng hydrazine.

McLean cho biết một trong những điểm bán hàng lớn nhất của AF-M315E sau tính an toàn là thực tế rằng nó không đóng băng. AF-M315E là một loại muối lỏng, điều này có nghĩa là ở nhiệt độ cực thấp, nó trải qua một chuyển động sang trạng thái kính. Điều này biến nhiên liệu thành một chất rắn giống như thủy tinh, nhưng nó không làm tăng kích thước nhiên liệu như nước đóng băng hoặc hydrazine. Đặc tính này ngăn chặn đường ống nhiên liệu và các container lưu trữ bị nứt dưới áp lực. Hơn nữa, điểm chuyển giao thủy tinh của nó cực kỳ thấp, vì vậy nhiên liệu sẽ không cần được làm nóng trên vệ tinh—một tác nhân tiêu thụ công suất lớn cho những nhiệm vụ khác. McLean nói rằng điều này sẽ tạo ra nhiều công suất hơn cho các thiết bị hoặc hệ thống khác trên vệ tinh, điều này có thể mở ra những khả năng mới trong các nhiệm vụ đến các hành tinh khác.

Nhưng mặc dù có tất cả những ưu điểm, hành trình từ khám phá đến phóng lên của AF-M315E đã dài. Được phát triển lần đầu bởi Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân vào năm 1998 như một loại nhiên liệu thay thế cho vệ tinh, McLean nói rằng nó ít được sử dụng do nhiệt độ cháy cao, gấp khoảng hai lần so với hydrazine. Điều này yêu cầu sử dụng vật liệu kỳ lạ—và đắt đỏ—để ngăn chặn thiệt hại cho vệ tinh. Đến cuối những năm 2000, chi phí sản xuất các hệ thống đẩy có thể xử lý nhiệt độ từ AF-M315E đã thấp đến mức làm cho việc sử dụng nó trở nên khả thi, nhưng không có công ty nào muốn rủi ro nạp nhiên liệu cho vệ tinh của họ với một chất nhiên liệu thử nghiệm. Nếu muốn AF-M315E được rộng rãi chấp nhận bởi ngành công nghiệp vệ tinh, McLean nói rằng nó phải chứng minh chính mình ở quỹ đạo. Vì vậy, Nhiệm vụ Truyền thụ Nhiên liệu Xanh của NASA đã ra đời.

Ban đầu được dự kiến phóng lên vào cuối năm 2015, nhiệm vụ nhiên liệu xanh đã gặp trục trặc trong quá trình phát triển của tên lửa Falcon Heavy của SpaceX. Vào ngày 24 tháng 6, nó được lên kế hoạch bay trong chuyến bay thứ hai của Falcon Heavy cùng với một số tải khác, bao gồm một đồng hồ nguyên tử được kiểm tra để điều hướng vào vũ trụ sâu.

Chiếc xe buýt vệ tinh nhiên liệu xanh được phát triển bởi Ball Aerospace và được trang bị bốn động cơ đẩy 1-newton và một động cơ đẩy 22-newton sẽ được sử dụng để kiểm tra nhiên liệu AF-M315E. Trong suốt nhiệm vụ kéo dài 13 tháng của mình, nó sẽ sử dụng các động cơ đẩy để thực hiện các động tác quỹ đạo, chẳng hạn như giảm độ cao của quỹ đạo và thay đổi tư thế hoặc góc nghiêng của nó, để kiểm tra hiệu suất của nhiên liệu.

McLean cho biết đã có những khách hàng quan tâm đến việc sử dụng nhiên liệu xanh nếu chuyến bay thử nghiệm diễn ra tốt. Điều này có nghĩa là vệ tinh có thể thực hiện các nhiệm vụ vận hành xung quanh Trái đất chỉ sau 18 tháng sau chuyến bay thử nghiệm. Nhìn vào tương lai, McLean nói rằng AF-M315E có thể đặc biệt hữu ích để khám phá các khu vực lạnh của hệ mặt trời, chẳng hạn như cực của Sao Hỏa. Dường như Hành tinh Đỏ vừa trở nên xanh một chút.

Những điều tuyệt vời khác từ Mytour

• Tôi nghĩ tôi ghét hội nghị công nghệ này khi đang ở trong tình trạng lạc hồn
• Vẻ đẹp và điên đảo của việc gửi một người đàn ông lên mặt trăng
• Bên trong kho robot của Amazon trong tương lai
• Cách Mattel coi nhẹ các chiếc xe thành Hot Wheels
• Cuộc sống tại Huawei: tàu hỏa, thiết kế châu Âu và giấc ngủ trưa
• ✨ Tối ưu hóa cuộc sống tại nhà với những lựa chọn tốt nhất của đội ngũ Gear chúng tôi, từ máy hút bụi robot đến nệm giá rẻ đến loa thông minh.
• 📩 Muốn thêm? Đăng ký nhận bản tin hàng ngày của chúng tôi và đừng bao giờ bỏ lỡ những câu chuyện tuyệt vời nhất và mới nhất của chúng tôi