Uvireso įmonė kuria korekcinį variklį skirtą Žemės orbitoje lekiančiam kosminiam palydovui. Korekciniai varikliai yra naudojami pakeisti palydovų orbitą, išvengti susidūrimų, kompensuoti Žemės trauką ir atlikti kitus veiksmus arba misijas. Palydovo veiklos pabaigoje korekcinis variklis turi nustumti palydovą į „kapinyną“ – žemiausią orbitą, kurioje palydovas, patekęs į Žemės atmosferą, sudega. Didesnieji satai, startūnų dalys ar orbitinės stotys įprastai paskandinamos Ramiajame vandenyne.
Uvireso kuriamas elektrinis Holo varytuvas veiks ne su jau įprastu dujiniu kuru (ksenonu, argonu) o su metaliniu kuru. Čia verta atkreipti dėmesį, kad tokiuose varytuvuose kuras nesudega. Dujos, generuojamos iš kuro, yra jonizuojamos ir elektriniu lauku išstumiamos iš varytuvo, tuo pačiu į priešingą pusę stumiantsatą kosmose.
Uvireso įmonė yra pirmoji Europoje, kurianti naujovišku kuru, bismutu, varomą elektrostatinį variklį, pritaikytą Žemės navigacijos, telekomunikacijų ir kosmoso tyrimų palydovų misijoms. Uvireso veikla yra tikslingai orientuotą nano- ir mikro- satams. Projektuose kartu su 4 asmenų Uvireso darbuotojais dalyvauja mokslininkai ir studentai iš Vilnius Tech (Vilniaus Gedimino Technikos) universiteto, Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto ir Kauno Technologijos universiteto. Visi kartu jie sudaro šios pažangios technologijos tobulinimui aistringai atsidavusią inžinierių, fizikų ir ekonomistų (tarp jų mokslo daktarų ir magistrų) komandą.
HEV veikimo iliustracija
Pagrindus Hollo (angliškai Hall Electric Thruster, sutrumpintai HET) elektrinio variklio (HEV) projektavimui dėjome nuo 2022 m. iki 2023 m. spalio mėn. Uvireso įmonė, laimėjusi konkursą, buvo priimta į Europos kosmoso agentūros (EKA) verslo inkubatorių (ESA BIC Lietuva). 2024 metais laimėjome kitą konkursą ir neužilgo su EKA pasirašysime sutartį dėl projekto kurti efektyvią bismuto garinimo technologiją HEV.
Mūsų tikslas – sukurti sėkmingą verslą kosmoso srityje ir įtvirtinti Uvireso kaip ryškią dalyvę Europos kosmoso pramonėje. Aktyviai dalyvaujame Europos Kosmoso Agentūros (ESA) projektuose, siekiame strateginių partnerysčių su pagrindiniais kosmoso sektoriaus dalyviais ir plečiame elektrinių variklių technologijų ribas.
Holo varytuvai
Holo varytuvas HEV yra vienas iš erdvėlaivių variklių tipų. Elektrinių variklių šeimoje HEV klasifikuojami kaip elektrostatiniai varikliai, kuriuose elektrinis laukas pagreitina jonizuotus kuro atomus. Technologiškai šis principas įgyvendinamas taip: katodo emituotus elektronus ir nuo jau jonizuotų atomų likusius elektronus „pagauna“ variklio magnetų sukurtas magnetinis laukas. Šie elektronai naudojami naujų atomų jonizavimui, vyksta grandininė jonizacija. Variklio aplinkoje sukurtas elektrostatinis laukas dideliu greičiu išstumia susidariusią jonų plazmą tolyn nuo variklio. Pagal 2 Niutono dėsnį, varytuvas su satu stumiamas į priešingą pusę. Dalis katodo emituotų elektronų yra nukreipiama plazmos kryptimi jos neutralizavimui. Šitai būtina, kad visas palydovas neįsielektrintų neigiamai ir taip nesustabdytų jonų išstūmimo iš variklio proceso.
Holo varytuvas
HEV priskiriami vidutinio savitojo impulso, ~1 600 s, kosminių varikliams. nuo XX a. septintojo dešimtmečio jiems buvo skirta daug teorinių ir eksperimentinių tyrimų. Iki šiol populiariausi HEV veikia su dujiniu kuru, dažniausiai ksenonu arba kriptonu, argonas. Realiuose skrydžiuose jau išbandytas jodas, na o su žemos lydymosi ir garavimo temperatūros metalais HEV tik eksperimentuojama.
HEV gali pagreitinti išmetamą srautą iki 10-80 km/s, jų savitasis impulsas ~1 000-8 000 s. Sukuriama stūma priklauso nuo galios lygio: ~ 100-500W galia veikiantys HV sukuria apie 2-15mN stūmą. Didelės galios modeliai laboratorijoje demonstravo iki 5,4 N „rydami“ iki 100kW galios elektros energiją. HEV naudingumo koeficientas siekia ~ 45-60 proc, o taikymo sritys – nuo palydovų orientavimo ir palaikymo orbitoje iki tarpplanetinių kelionių.
Ilgos trukmės misijos
Uvireso pakeitus elektrinio variklio kurą iš ksenono į bismutą dėl kitokių kuro medžiagos fizinių savybių galima iki 5 kartų pailginti palydovo misijos trukmę arba tame pačiame palydove suteikti daugiau vietos naudingam kroviniui, pvz. Žemės stebėjimo įrangai. Tuo pačiu yra ženkliai sumažinama kuro kaina. Ksenono dujos išgaunamos labai ribotai, o bismuto įsigyti yra lengviau.
HEV stūma sukuriama, kuomet teigiami bismuto jonai (raudoni) pagreitinami elektriniu lauku ir išstumiami iš varytuvo. Uvireso iliustracija
Uvireso HEV kūrimo metu analizuojame, kaip perėjimas nuo ksenono prie bismuto keičia varikio dinaminius ir terminius parametrus, modeliuojame bismuto garavimą, jonizavimą, variklio stūmą ir kitus procesus. Tam naudojame pačias naujausias ir pažangiausias modeliavimo ir projektavimo programas. Apdorojamų duomenų kiekiai tokie dideli, kad skaičiavimams pasitelkiame debesų kompiuteriją arba didelės galios kompiuterius (Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto HPC).
Bismuto HEV su 3-7 mN stūma ir 1500 s savituoju impulsu, puikiai tinka nano- ir mikrosatams. Orientuojantis į nano- satus, HEV reikia miniatiūrizuoti, jis turi tilpti į 1U (10 x 10 x 10 cm kubą) ir „tuno skardinę“ – taip vadinamas maždaug 8 cm skersmens ir 8 cm ilgio palydovo konstrukcinis elementas.
Didžiuojamės, kad plečiame elektrinių variklių technologijų ribas – mūsų naujasis bismuto išgarinimo procesas yra tik vienas iš įsipareigojimo skatinti inovacijas pavyzdžių. Ar siųsite savo palydovą į LEO, ar į GEO orbitas, HEV bismuto varikliai gali idealiai tikti Jūsų palydovo misijos poreikiams.