Cold gas micro propulsion development for satellite application

Micro rumfartøjer, der har vundet enorm popularitet i det sidste årti betegnes som “CubeSat”, en velkendt klasse af små satellitter. CubeSats hurtigt voksende funktionalitet og popularitet har hjulpet forskere med at skubbe teknologidemonstrationen mod effektiv ydeevne og pålidelighed, der er nødvendig til kommercielle og statslige applikationer. At holde rumaffald og brug af fossile brændstoffer som drivmiddel i tankerne, der er gjort et forsøg på at udvikle et grønt drivmiddel til at overvinde problemerne med rumaffald, toksicitet af drivmiddel og overkommeligt drivmiddel. Al flydende drivmiddelbaseret fremdrift kræver flydende tilførselssystem, og til det bruger trykgas (dybest set helium) til at hjælpe væske med at udvise ud af tanken. Men når det flydende drivmiddel er forbi, er den tryksatte gas uudnyttet, og systemet løber tør for brændstof. Så det nuværende arbejde, bortset fra at blive brugt som normal koldgasfremdrift, giver det også fordelen ved at bruge tilførselssystem uudnyttede gasser i tilfælde af flydende brændstof løber tør. Det nuværende arbejde fokuserer på udvikling af koldgasmikropropel og dens eksperimentelle test i rum-og havniveautilstand ved forskellige trykforhold. En beregningsvæskedynamikmodel for det samme er udviklet til at validere sine eksperimentelle resultater. Den trykværdi, der er registreret mellem mikro til milli, varierer for at opfylde kravene til holdning og stationopbevaring for CubeSat på 1 til 50 kg tørmasseområde. Trykværdier på 0,8 mN ved 1 bar trykforskel til 2,24 mN ved 4 bar trykforskel blev rapporteret til test af vakuummiljø. Det er næsten kun det dobbelte af værdien af tryk opnået i tilfælde af havniveau for de tilsvarende trykforskelle. Desuden parametrene som tryk, temperatur, Mach nummer, hastighedsvektor, specifik impuls, dyse effektivitet etc. undersøges og rapporteres for 8 forskellige tilfælde af trykforskel, der spænder fra 1 bar trykforskel til 4 bar trykforskel henholdsvis i atmosfærisk og vakuummiljø.