Jod jako napęd w kosmosie. Po raz pierwszy wykorzystano go do zasilania satelity

Aby statek był w stanie poruszać się w przestrzeni kosmicznej, potrzebuje on między innymi materiału pędnego, czyli substancji, która jest wyrzucana w celu popchnięcia reszty statku do przodu. Naukowcom udało się wykorzystać w tym celu… jod.

Okoliczności, w jakich udało im się tego dokonać, zostały opisane na łamach Nature. Z publikacji wynika, że 6 listopada ubiegłego roku firma ThrustMe użyła jodu w formie materiału pędnego, który posłużył do napędzania satelity CubeSat ważącego około 20 kilogramów. Wykonane w ten sposób manewry umożliwiły umieszczenie go na orbicie.

Czytaj też: Termiczny napęd nuklearny może wznieść pierwszy statek kosmiczny z DRACO do 2025 roku

Do tej pory podstawę stanowił w tej kwestii ksenon, jednak jest on na tyle rzadki, że jego pozyskiwanie nie należy do najtańszych. Co gorsza, sporo problemów sprawia przechowywanie tego pierwiastka, do czego potrzebny jest zaawansowany sprzęt umożliwiający trzymanie ksenonu pod wysokim ciśnieniem. Jako że jod jest znacznie powszechniejszy i tańszy, a jego przechowywanie sprawia mniej trudności, to wydaje się świetną alternatywą dla ksenonu.

Jod może stanowić alternatywę dla ksenonu w napędzania statków kosmicznych

Mając tego świadomość, przedstawiciele firmy ThrustMe postanowili opracować system napędowy oparty na jodzie. Niemal równo rok temu został on sprawdzony w akcji, napędzając satelitę CubeSat. Z wykorzystaniem nowego materiału pędnego ważący około 20 kilogramów statek został rozmieszczony na wysokości około 480 kilometrów. Od listopada 2020 do końca lutego 2021 roku naukowcy przeprowadzili łącznie 11 manewrów mających na celu przemieszczanie CubeSat po orbicie.

Jod może być przechowywany w formie stałego paliwa wewnątrz statku kosmicznego. Po podgrzaniu go do umiarkowanej temperatury, jod przechodzi – z pominięciem fazy ciekłej – do postaci gazu. Ten jest następnie traktowany elektronami o dużej prędkości, dzięki czemu gaz zmienia się w plazmę złożoną z jonów jodu i wolnych elektronów. Kiedy plazma jest wyrzucana z układu wydechowego statku, ten zaczyna się poruszać.

Czytaj też: 59 lat temu, ZSRR wysłał pierwszą sondę na Marsa. Przełomowy moment w podboju kosmosu

Jakie były efekty ubiegłorocznych testów? Okazało się, że napęd oparty na jodzie był nawet wydajniejszy od ksenonowego, choć różnica nie była szczególnie duża. W większym stopniu liczy się inny fakt: jod sprawdził się w nowej roli i może na stałe zastąpić droższe alternatywy. Wśród słabych stron nowego rozwiązania wymienia się jednak reakcje zachodzące pomiędzy jodem a większością metali, przez co konieczne było użycie ceramiki i polimerów do osłonięcia elementów układu napędowego. Poza tym, jod w stanie stałym potrzebuje około 10 minut, aby zamienić się w plazmę. W sytuacjach awaryjnych taki czas oczekiwania może okazać się zbyt długi.