CubeSat – hajtóművel
(Rovat: Kis űreszközök nagy szerepe - 2020.08.20 07:15.)

Először sikerült egy CubeSatnak az, amire nagyobb társai gyakran rákényszerülnek: saját hajtóművével kitért egy ütközéssel fenyegető űrszemétdarab elől.

A szóban forgó CubeSat a Würzburgi Egyetem (Németország) UWE–4 (University of Würzburg Experimental-4) műholdja volt, amely 2018 vége óta kering a Föld körül közel 600 km magas poláris pályáján. A manővert július elején kellett végrehajtani, a pályamódosításhoz a németországi Morpheus Space startup vállalkozás NanoFEEP (Nano Field Emission Electric Propulsion) ionhajtóművét használták, amelyet a Drezdai Műszaki Egyetem (TU Dresden) Repülési és Űrtechnikai Intézetével együttműködve fejlesztettek. Lőrincz István, a Morpheus Space elnöke és társalapítója, a Drezdai Műszaki Egyetem doktorandusza a Space Newsnak elmondta, hogy ez volt az első alkalom, amikor egy egységes (1U) CubeSat ütközést elkerülő manővert hajtott végre.

A Würzburgi Egyetem UWE–4 műholdján működik a NanoFEEP ionhajtómű, amelyet a Drezdai Műszaki Egyetem és a Morpheus Space kisvállalkozás fejlesztett ki. (Kép: Morpheus Space)

A fejlesztés jelentőségét az adja, hogy egyre népszerűbbek a CubeSat kategóriájú műholdak, így egyre nagyobb az igény, hogy ezek is saját manőverező képességgel rendelkezzenek, és el tudják kerülni az esetleges ütközéseket. (Annak idején a Masat–1-et is fenyegette egy ütközés, és csak a szerencsén múlt, hogy elkerülte a fenyegető törmelékdarabot.)

Az UWE–4 fedélzetén június 23. és július 3. között több alkalommal is működésbe hozták a NanoFEEP hajtóművet, és ezzel a műhold keringési magasságát több mint 100 méterrel csökkentették. A Würzburgi Egyetem közleménye szerint ugyanezen idő alatt a légköri fékeződés csak 21 méterrel csökkentette volna a keringési magasságot. A manővert a hajtómű kipróbálása céljából kezdték, és csak a sorozat közben, július 2-án kapták a riasztást az USA Légierejétől, miszerint az UWE–4 július 5-én ütközésveszélyes közelségbe kerülhet egy már nem működő Iridium műholdhoz. A CubeSat irányítói ezért folytatták a magasság csökkentését, és megállapították, hogy ezáltal az ütközés elkerülhető.

Az UWE–4 programot a Német Űrügynökség (DLR) finanszírozza, célja olyan technológiák kipróbálása, amelyek segítségével a jövőben lehetővé válhat CubeSat műholdak kötelékrepülése.

A 160 gramm tömegű NanoFEEP ionhajtómű folyékony gallium üzemanyagot használ. A műhold elektrosztatikus feltöltődését megakadályozandó a rendszer innovatív semlegesítő technológiát használ, amelynek feladata az, hogy ugyanannyi elektront bocsásson ki, ahány pozitív ion elhagyja az ionhajtóművet. A feladat hatékony megoldásához szilícium chipre épített szén nanocsöveket használnak, így a korábbi megoldásoknál kisebb méretben és hatékonyabban tudták a semlegesítést megvalósítani. Megoldásukhoz nincs szükség üzemanyagra vagy fűtésre. A hajtómű elektronikus egysége a két hajtómű és a semlegesítő számára 12 kV feszültséget állít elő. A hajtómű az 1–20 μN tolóerő-tartományban működik, maximális tolóereje 40 μN, fajlagos impulzusa 3000–8500 s, teljesítménye 0,2–3 W. A hajtóművet először 2019. február 26-án indították be, amikor 30 másodpercig működtették.