Škálovatelný ionizátor pro vesmírné technologie a laboratorní aplikace
Projekt je zaměřen na výzkum a vývoj nového typu plazmového zdroje iontů, který bude kompatibilní s různými plyny, atomárními i molekulárními a bude snadno výkonově škálovatelný. Využitelný bude například jako zdroj iontů pro obrábění iontovým svazkem. Další, a velmi významnou možností bude jeho využití pro elektrický pohon satelitů ABEP (Atmosphere Breathing Electric Propulsion) na velmi nízkých oběžných drahách země (VLEO - Very Low Earth Orbit). Takovéto nasazení umožní udržitelně využívat oběžné dráhy bez problému vzniku reziduálního kosmického odpadu díky snadné deorbitaci vysloužilých satelitů. Díky využití zbytkové atmosféry jako pohonné látky bude zároveň dosažené nižší hmotnosti satelitů a jejich delší životnosti.
Kosmické technologie zažívají v poslední době neustále rostoucí zájem v oblasti výzkumu tak i při jejich nasazení v podobě satelitů. Jednou z velkých výzev udržitelného rozvoje kosmických technologií je zvětšující se problém značného obsazení využívaných oběžných drah Země. A to zejména množstvím odpadu z kosmických misí, vysloužilých satelitů a trosek po kolizích. Proto nabývá na zájmu možnost využití velmi nízkých oběžných drah Země (Very Low Earth Orbit - VLEO). Nižší výška nad povrchem Země přináší mnoho výhod. Existuje zde ale problém zbytkové atmosféry brzdící pohybu satelitů. Výsledné snižování jejich rychlosti pak vede k postupnému poklesu výšky (deorbitaci) a později ke shoření ve vrchních vrstvách atmosféry. Satelity na VLEO tak musí disponovat neustálým pohonem pro kompenzaci odporové síly. Mohou využívat předností současných iontových pohonů. Nevýhoda je ale nutnost nesení zásoby pohonné látky pro tvorbu plazmatu a extrakci iontů pro pohon, přičemž její vyčerpání povede k deorbitaci. Jako pohonnou látku je ale možné využít zbytkovou atmosféru. Ve spojení s elektrickou energií ze solárních panelů bude mít takový iontový pohon dobu funkce překračující životnost či využitelnost družice. Jedná se tak o nový koncept elektrického pohonu satelitů označovaný jako ABEP (Atmosphere Breathing Electric Propulsion). Klíčovou výzkumnou výzvou v tomto konceptu je schopnost vytvořit plazma ve velmi nízkém tlaku a udržte ho s potřebnými parametry po dobu funkce pohonu. Dalším výzkumným cílem je optimalizace extrakce a urychlení iontů.
Výsledky projektu přispějí k významnému pokroku v kosmických technologií na VLEO díky zhruba poloviční výšce satelitů. Jmenovitě např. rychlý internet s širokým pokrytím nebo zlepšení rozlišení při dálkovém průzkumu Země. Přesah projektu je ale i do oblasti plazmových technologií, kdy dojde k vyvinutí nového zdroje plazmatu využitelného např. pro iontové opracování se snadno škálovatelným výkonem.
Projekt je řešen ve spolupráce se společnostmi Spacelab EU a PlasmaSolve. Průběžné výsledky projektu byly publikovány např. DOI: 10.1088/1361-6463/ad7471.
TA ČR