Onderzoekers, geleid door een voormalige NASA-hoofdtechnoloog, hopen een satelliet te lanceren die op water werkt als brandstofbron. De Cornell University-groep en Mason Peck willen dat hun apparaat de eerste CubeSats (dit zijn kleine satellieten ter grootte van een schoenendoos) is die in een baan om de maan draait en tegelijkertijd het potentieel van water als brandstofbron voor een ruimtevaartuig laat zien. Deze veilige en stabiele stof komt zelfs in de ruimte vrij veel voor en zou op aarde nog wijdverbreid kunnen worden gebruikt, aangezien we op zoek zijn naar een alternatief voor fossiele brandstoffen.
Totdat we een warpaandrijving of een ander futuristisch voortstuwingssysteem ontwikkelen, is onze ruimtevaart waarschijnlijk sterk afhankelijk van raketten die dezelfde brandstof gebruiken die tegenwoordig gebruikelijk is. Ze werken door gas te verbranden in de achterkant van het apparaat en daardoor, dankzij de wetten van de fysica, naar voren geduwd. Dergelijke voortstuwingssystemen voor satellieten moeten licht van gewicht zijn en veel energie vervoeren in een kleine ruimte (hebben een hoge energiedichtheid) om het apparaat gedurende vele jaren of zelfs decennia in een baan om de aarde te houden.
De eerste zorg is veiligheid. Het verpakken van energie in een klein volume en massa in de vorm van brandstof betekent dat zelfs het kleinste probleem tot desastreuze gevolgen zal leiden, zoals we zagen bij de recente explosie van de SpaceX-raket. Satellieten in een baan om de aarde brengen met elke vorm van onstabiele brandstof aan boord, zou een ramp kunnen betekenen voor dure apparatuur en misschien zelfs erger voor het menselijk leven.
Water kan ons helpen dit probleem te omzeilen, aangezien het in wezen een energiedrager is en geen brandstof. De Cornell University-groep heeft geen plannen om water als brandstof te gebruiken, maar om elektriciteit van zonnepanelen te gebruiken om water in waterstof en zuurstof te splitsen en als brandstof te gebruiken. Deze twee gassen combineren en vormen een explosief mengsel, waardoor de energie die wordt verbruikt bij het splitsen van water kan worden gerealiseerd. De verbranding van deze gassen kan worden gebruikt om de satelliet vooruit te bewegen, te versnellen of zijn positie in een baan om de aarde te veranderen, afhankelijk van de bestemming.
Zonnecellen zijn zeer betrouwbaar en hebben geen bewegende delen, waardoor ze ideaal zijn voor microzwaartekracht en extreme ruimteomgevingen om stroom op te wekken uit zonlicht. Traditioneel wordt deze energie opgeslagen in batterijen, maar wetenschappers van Cornell willen het gebruiken om water aan boord af te breken.
Het voorgestelde proces - bekend als elektrolyse - houdt in dat er stroom door water gaat, dat meestal wat oplosbare elektrolyt bevat. De stroom breekt water in zuurstof en waterstof, die afzonderlijk worden vrijgegeven bij twee elektroden - aan de anode en kathode. Op aarde scheidt de zwaartekracht deze gassen vervolgens en kunnen ze worden gebruikt. Maar zonder zwaartekracht heeft de satelliet centrifugale krachten nodig van rotatie om gassen van de oplossing te scheiden.
Elektrolyse is in het verleden al in de ruimte gebruikt om zuurstof te leveren aan bemande ruimtemissies en niet om zuurstoftanks onder hoge druk op te nemen, bijvoorbeeld op het International Space Station. Maar in plaats van water de ruimte in te sturen als een lading op een raket, zouden we het op een dag op de maan of op asteroïden kunnen mijnen. Als deze nieuwe benadering om waterstof en zuurstof te gebruiken voor satellietbrandstof succesvol blijkt te zijn, zouden we er een kant-en-klare bron van kunnen hebben in de ruimte. Deze benadering zou kunnen worden toegepast op de stroomvoorziening van het ruimtevaartuig van de toekomst.
Zoals vaak het geval is, leiden ontwikkelingen in de ruimtetechnologie tot ideeën die op aarde kunnen worden toegepast, vooral bij het oplossen van belangrijke energieproblemen. Elektriciteit is echt moeilijk op te slaan en naarmate de vraag naar elektriciteit toeneemt, hebben we doorbraken nodig. Wind- en zonneparken zijn niet de meest efficiënte vormen van duurzame energie, niet vanwege problemen met de energieproductie, maar omdat we vaak niets nuttigs kunnen doen met deze energie. Elektriciteitsnetten vallen uit tijdens perioden van hoge opwekking en lage energievraag.
Promotie video:
Misschien helpt het ons om overtollige elektriciteit te gebruiken om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Vervolgens kun je waterstofvoorraden aanleggen en eventueel combineren met zuurstof uit de atmosfeer.
ILYA KHEL
