Kreios Space is een samenwerking aangegaan met Kongsberg NanoAvionics om een microsatelliet van 200 kg te lanceren, uitgerust met een atmosferisch elektrisch voortstuwingssysteem in een zeer lage aardbaan (VLEO), de band van 150-300 km waar de meeste satellieten binnen enkele maanden uit hun baan raken. Als de test het concept bewijst, kunnen satellieten de ijle lucht gebruiken waar ze momenteel tegen vechten om in de lucht te blijven, waardoor de behoefte aan zware, dure chemische brandstof afneemt.

Waarom VLEO een probleem is

Op VLEO-hoogtes zorgen resterende zuurstof- en stikstofmoleculen voor meetbare luchtweerstand. De weerstand vermindert de snelheid in de baan, en binnen enkele weken tot maanden stort een satelliet zonder voortstuwing terug naar de aarde. Dezelfde deeltjes eroderen ook blootgestelde oppervlakken, wat de levensduur van de missie verkort. Conventionele thrusters lossen het weerstandsprobleem op door brandstof mee te nemen, maar de extra massa vermindert de laadcapaciteit en drijft de lanceerkosten op.

Hoe "lucht-als-brandstof" werkt

Het systeem van Kreios werkt als een combinatie van een miniatuurstofzuiger en een elektrische thruster. Een inlaat opvangt omgevingsmoleculen van O₂ en N₂. Een aan boord aanwezige energiebron ioniseert het gas, waardoor het plasma wordt – een geladen gas. Het plasma wordt vervolgens door een elektrische straalbuis uitgestoten, wat stuwkracht produceert die de luchtweerstand tegenwerkt. In feite wordt de atmosfeer die de satelliet afremt, de brandstof die hem vooruit duwt.

De aanpak belooft twee directe voordelen:

  • Massa-besparing – Geen speciale brandstoftanks of grote chemische thrusters nodig, waardoor er kilo's vrijkomen voor sensoren of communicatieapparatuur.
  • Verlengde missieduur – Continue stuwkracht kan een satelliet jarenlang in VLEO houden in plaats van maanden, wat zorgt voor beelden met een hogere resolutie en verbindingen met een lagere latentie die alleen de dichtste delen van de atmosfeer kunnen bieden.

Belangen voor de industrie

Als de test van Kreios slaagt, kunnen exploitanten van aardobservatie-, communicatie- en IoT-constellaties de lanceerkosten verlagen en de datakwaliteit verbeteren. Scherpere beelden zijn mogelijk door de nabijheid van de aarde; de latentie daalt voor breedbanddiensten die afhankelijk zijn van relais in een lage baan. Bedrijven die afhankelijk zijn van satellietgegevens – logistieke bedrijven, bouwmanagers, aanbieders van precisielandbouw – kunnen profiteren van snellere, gedetailleerdere informatie.

De technologie brengt ook nieuwe risico's met zich mee. Het genereren van plasma in een vijandige omgeving vereist een betrouwbare energievoorziening; het systeem moet voldoende elektriciteit uit zonnepanelen trekken zonder andere ladingen in gevaar te brengen. De stuwkrachtniveaus zijn bescheiden, dus nauwkeurig baanbehoud zal geavanceerde besturingssoftware vereisen. Langdurige blootstelling aan geïoniseerde uitlaatgassen zou de slijtage van het oppervlak van het ruimtevaartuig kunnen versnellen, een factor die nog niet is gekwantificeerd bij vluchten met een lange duur.

Wat volgt er

Kreios is van plan om later dit jaar de testbus te lanceren, met als doel een cirkelvormige baan van 150 km om de atmosferische dichtheid te maximaliseren. De missie zal gedurende meerdere maanden de stuwkrachtprestaties, het stroomverbruik en de materiaaldegradatie monitoren. Succes zou kunnen leiden tot een commerciële dienst die "lucht-aangedreven" voortstuwingskits voor microsatellieten aanbiedt, en kan andere startups stimuleren om soortgelijke concepten te verkennen.

De kern

Het omzetten van atmosferische weerstand in stuwkracht zou de economie van VLEO-missies volledig kunnen veranderen. Door de deeltjes te oogsten die satellieten juist naar beneden trekken, streeft Kreios Space ernaar om ze langer, goedkoper en met een hogere prestatie in de ruimte te houden. De komende vlucht zal uitwijzen of het idee de stap kan maken van laboratoriumfysica naar dagelijkse ruimtevaartoperaties.