Transição da propulsão espacial para nitrosa

O sucesso futuro da cadeia de abastecimento da indústria espacial depende da padronização de todos os aspectos de uma missão espacial, desde a segurança humana até ao oxidante utilizado com o combustível. Esta peça coletiva analisa como o óxido nitroso é a escolha ideal, apresentando informações de:

Há algumas semanas, pela primeira vez, a Força Espacial dos EUA solicitou 60 milhões de dólares durante os próximos dois anos para o seu programa espacial taticamente responsivo.

À medida que o espaço taticamente responsivo continua a ganhar impulso como prioridade de financiamento, a tecnologia de propulsão terá de recuperar o atraso. Os satélites terão que estar prontos para lançamento dentro de 24 horas de antecedência, o que significa que o carregamento do propulsor do satélite deve ser contínuo.

O governo dos EUA está a levar a sério depois de anos de lobby por parte de pequenas empresas de lançamento de satélites, mas a execução bem-sucedida do programa total de lançamento exigirá mais do que uma linha orçamental – exigirá o processo de propulsão de satélite mais eficiente possível, incluindo:

Sim, assim como em Velozes e Furiosos. Os sistemas baseados em nitro são a categoria de propulsão verde que mais cresce no mercado espacial comercial. Adequados para todos os tipos de missão, desde LEO até espaço profundo, os sistemas baseados em nitro são escaláveis ​​em muitas classes de empuxo. Organizações governamentais como a Comissão Europeia, a ESA, a DLR e a Agência Espacial da Nova Zelândia já estão a investir em projetos nitrosos.

“Sempre achei que, para que as futuras espaçonaves fossem realmente de baixo custo, a indústria precisaria se afastar dos propelentes tóxicos como a hidrazina e, em vez disso, otimizar em torno dos bipropelentes que priorizam a segurança, mas ainda têm bom desempenho”, disse Tom Mueller, chefe diretor executivo da Impulse Space. “É por isso que quando comecei o Impulse, eu sabia que usaríamos nitro como oxidante para o desenvolvimento de nossos motores.”

Uma cadeia de abastecimento doméstica resiliente: A cadeia de abastecimento de propulsão dos EUA não é segura. Os Estados Unidos dependem fortemente de xenônio e criptônio de alta pureza, que são fabricados principalmente na Rússia, China e Ucrânia, conforme destacado em um artigo recente do CTO da Fase Quatro, Umair Siddiqui. Também não há produção doméstica de hidrazina, o propulsor padrão preferido dos EUA, com a maior parte da produção acontecendo na China.

“Para satélites com cargas úteis significativas que possuem requisitos de propulsão significativos medidos por grandes delta-v, o xenônio atende a uma necessidade, mas os preços são altos e os prazos de entrega são longos. Custos que chegam a milhões de dólares e disponibilidade incerta podem quebrar orçamentos e cronogramas”, disse Eric Anderson, presidente da And One Technologies. “Com os custos do óxido nitroso medidos em milhares de dólares por satélite, os proprietários da missão podem concentrar fundos e esforços em outras áreas além do propulsor.”

Apoiado por outras grandes indústrias, como a indústria médica, o óxido nitroso de nível industrial é muito fornecido, produzido internamente nos Estados Unidos e disponível por dólares por litro. Existem pelo menos sete instalações de N2O nos EUA, produzindo de 50 a 100 milhões de libras por ano, de acordo com a ChemView. Curiosidade: as instalações de produção da Air Liquide em Washington, Pensilvânia, estão localizadas em 1 Nitrous Lane.

Armazenamento de propelente: N2O é um composto químico puro. Não se mistura, não se decompõe, não sai da solução nem cristaliza. Não se degrada de forma alguma e é, portanto, teoricamente infinitamente armazenável. Os tanques são transportados diretamente para o local de lançamento ou instalações de integração por caminhões do fornecedor de gás industrial. É armazenado em cilindros de gás de nível industrial em uma área ventilada. Qualquer pessoa que saiba manusear uma tocha de soldagem pode manusear esses tipos de cilindros.

“Começamos a construir sistemas à base de nitro porque é um propelente de alto desempenho, mas seguro, que poderíamos ter em nossas mãos”, disse Stefan Powell, CEO da Dawn Aerospace. “Acontece que os construtores de satélites comerciais adoram pelas mesmas razões.”

Operações de carregamento convenientes: O carregamento de propelente de um OTV baseado em nitro que voou em uma missão do Transporter foi feito na baía leste da SpaceX Payload Processing Facility, na sala limpa da assembléia geral. O operador terrestre que carregou cada propelente no veículo de transferência orbital (OTV) levou cerca de duas horas cada, totalizando quatro horas. O EPI exigido durante o processo foram óculos de segurança e proteção auditiva – não foram necessários trajes SCAPE. A única restrição na época era que o carregamento do propulsor deveria acontecer à noite, quando havia menos pessoas por perto.