Dampdrevet rumfartøjsprototype kan teoretisk udforske himmellegemer for evigt

At bruge damp til at drive et rumfartøj fra asteroide til asteroide er nu muligt, takket være et samarbejde mellem et privat rumfirma og University of Central Florida.

UCF planetarisk forsker Phil Metzger arbejdede med Honeybee Robotics of Pasadena, Californien, som udviklede World Is Not Enough rumfartøjsprototypen, der udvinder vand fra asteroider eller andre planetariske kroppe for at generere damp og drive sig selv til sit næste minemål.

UCF leverede det simulerede asteroidemateriale, og Metzger lavede den nødvendige computermodellering og simulering, før Honeybee skabte prototypen og afprøvede ideen i deres anlæg den 31. december. Holdet samarbejdede også med Embry-Riddle Aeronautical University i Daytona Beach, Florida, at udvikle indledende prototyper af dampbaserede raketthrustere.

"Det er fantastisk, Metzger siger om demonstrationen. "VIN udvindede med succes jorden, lavet raketdrivmiddel, og søsatte sig selv på en dampstråle udvundet fra simulanten. Vi kunne potentielt bruge denne teknologi til at hoppe på Månen, Ceres, Europa, Titan, Pluto, Merkurs poler, asteroider - overalt, hvor der er vand og tilstrækkelig lav tyngdekraft."

VIN, som er på størrelse med en mikrobølgeovn, miner vandet fra overfladen og laver det derefter til damp for at flyve til et nyt sted og gentage. Derfor, det er en raket, der aldrig løber tør for brændstof og teoretisk kan udforske "for evigt."

Processen fungerer i en række scenarier afhængigt af tyngdekraften af ​​hvert objekt, siger Metzger. Rumfartøjet bruger deployerbare solpaneler til at få nok energi til minedrift og fremstilling af damp, eller det kunne bruge små radiosotopiske henfaldsenheder til at udvide den potentielle rækkevidde af disse planettragte til Pluto og andre steder langt fra solen.

Metzger brugte tre år på at udvikle teknologi, der var nødvendig for at omsætte ideen til virkelighed. Han udviklede nye ligninger og en ny metode til at lave computermodellering af dampfremdrift for at komme frem til den nye tilgang og for at verificere, at den faktisk ville fungere ud over en computerskærm.

Udviklingen af ​​denne type rumfartøjer kan have en dyb indvirkning på fremtidig udforskning. I øjeblikket, interplanetariske missioner stopper med at udforske, når rumfartøjet løber tør for drivmiddel.

"Hver gang vi mister vores enorme investering i tid og penge, som vi brugte på at bygge og sende rumfartøjet til dets mål, " Metzger siger. "VIN blev designet til aldrig at løbe tør for drivmiddel, så efterforskning vil være billigere. Det giver os også mulighed for at udforske på kortere tid, da vi ikke behøver at vente i årevis, da et nyt rumfartøj rejser fra Jorden hver gang."

Projektet er et resultat af NASA Small Business Technology Transfer-programmet. Programmet er designet til at tilskynde universiteter til at samarbejde med små virksomheder, indsprøjtning af nye videnskabelige fremskridt i salgbare kommercielle produkter.

"Projektet har været et samarbejde mellem NASA, akademi og industri; og det har været en kæmpe succes, " siger Kris Zacny, vicepræsident for Honeybee Robotics. "De VIN-lignende rumfartøjer har potentialet til at ændre, hvordan vi udforsker universet."

Holdet søger nu partnere til at fortsætte med at udvikle små rumfartøjer.

Metzger er associeret i planetarisk videnskabsforskning ved UCF's Florida Space Institute. Før han tiltrådte UCF, han arbejdede på NASAs Kennedy Space Center fra 1985 til 2014. Han opnåede både sin master (2000) og doktorgrad (2005) i fysik fra UCF. Metzgers arbejde dækker nogle af de mest spændende og banebrydende områder inden for rumforskning og -teknik. Han har deltaget i udviklingen af ​​en række teknologier, der fremmer vores forståelse af, hvordan man udforsker solsystemet. Teknologierne omfatter:metoder til at udvinde vand fra månens jord; 3-D printmetoder for strukturer bygget af asteroide og Mars-ler, og månens jordmekaniske testere til brug af behandskede astronauter.

Honeybee Robotics, et datterselskab af Ensign Bickford Industries, fokuserer på at udvikle boreværktøjer og systemer til at finde liv samt til rumminedrift efter ressourcer. Honeybee har tidligere indsat og drevet Rock Abrasion Tool (RAT) på Mars Exploration Rovers (MER), Icy Soil Acquisition Device (ISAD) på Mars Phoenix, og Sample Manipulation System (SMS) til prøveanalysen ved Mars (SAM) instrumentet på Mars Science Laboratory (MSL). MSL har også Honeybee's Dust Removal Tool. Nuværende flyve- og R&D-projekter omfatter systemer til Mars, månen, Europa, Phobos, Titan, og andre.